수상자

안드레 베른트, PhD, University of Washington 생명공학과 조교수

신경 신호 전달을 위한 광유전학적 바이오센서의 대규모 병렬 처리량 엔지니어링

형광성, 유전적으로 암호화된 단백질은 뇌 세포와 신경 회로 연구에 혁명을 일으켰습니다. 특정 신경 활동이 있을 때 말 그대로 조명을 켜서 살아있는 뇌의 현미경과 광 섬유로 기록할 수 있는 이 도구는 많은 미스터리를 풀었고 연구자들이 뇌 활동과 신경 경로를 시각화할 수 있게 했습니다. 그러나 병목 현상이 있었습니다. 각 실험에 가장 적합한 센서를 개발하고 식별하는 것이었습니다. 이 암호화된 단백질은 특정 자극이 있을 때만 반응해야 하며, 어떤 경우에는 매우 민감해야 하고, 어떤 경우에는 더 오랜 시간 동안 형광을 내야 할 수도 있습니다. 상호 작용합니다.

과거에는 각 센서를 개별적으로 유전자 변형, 생산 및 테스트해야 했습니다. 아마도 수십 또는 수백 만 비교할 수 있었고 연구자들은 더 좋고 더 정확한 옵션이 있는지 알지 못하는 작은 샘플에서 최상의 옵션을 선택했습니다. Berndt 박사는 매우 많은 수의 광유전학적 바이오센서를 동시에 개발 및 테스트하는 프로세스를 개발했습니다. 이 프로세스는 하루에 10,000개 이상을 스크리닝하고 연구원들이 항상 실행하는 데 사용할 수 있는 정밀하게 설계된 단백질에 액세스할 수 있도록 하는 방대한 바이오센서 라이브러리를 구축하는 것을 목표로 합니다. 더 구체적인 실험.

이 기술은 빠른 유전 공학을 사용하여 많은 수의 바이오센서 변이체를 생성한 다음 개별 변이체를 마이크로웰 어레이에 배치합니다. 센서는 신경 펩티드에 노출됩니다. 현재 Berndt 박사는 리간드 관련 오피오이드 센서에 중점을 두고 있습니다. 그런 다음 광학 센서는 마이크로어레이를 읽고 각 변이체의 밝기 및 기타 변수를 감지하고 추가 테스트를 위한 최상의 옵션을 선택합니다. 2년 동안 약 750,000개의 바이오센서가 테스트되고 스크리닝 프로세스가 개선되어 뇌에서 아편유사제 작용에 대한 연구를 발전시키고 다른 연구자들이 실험에 사용할 수 있는 다양한 접근 방식을 제공할 것입니다.

루이셴 가오, Ph.D., University of Illinois Chicago, 화학과 및 생물학과 조교수

사면체 유사 단량체로 구성된 매우 균질한 하이드로겔을 사용하여 고등방성 확장 현미경으로 시냅스 단백질 및 RNA 전사체의 10nm 미만 공간 프로파일링

뇌의 뉴런과 시냅스와 같이 아주 작은 것을 조사하기 위해 연구자들은 강력한 현미경을 사용합니다. 그러나 인상적인 결과를 얻을 수 있는 또 다른 접근 방식이 있습니다. 확장 현미경이라고 하는 과정을 통해 특수 팽윤성 하이드로겔을 사용하여 말 그대로 조직 샘플과 그 안의 세포를 확장하는 것입니다. 하이드로겔은 세포의 다른 분자 구성 요소에 결합하고 팽창하여 모든 구성 요소를 서로 동일한 상대적 위치에 이상적으로 유지하여 더 크고 접근하기 쉬운 연구용 샘플을 만듭니다. 원칙적으로 풍선에 글을 쓴 다음 팽창시키는 것과 유사합니다 .

그러나 이 과정에 사용되는 현재 하이드로겔은 뇌의 미세한 구조를 연구할 때 몇 가지 단점이 있습니다. 분자의 상대적 위치를 유지하는 오차 범위는 원하는 만큼 정확하지 않습니다. 이 문제를 잠재적으로 극복할 수 있는 새로운 젤은 조직 샘플을 변성 및 처리하는 데 사용되는 열에 잘 반응하지 않습니다. 그리고 형광 바이오마커의 사용을 제한할 수 있습니다. Gao 박사는 팽창할 때 매우 균일하고 열에 저항하며 생물발광 마커를 사용할 수 있는 사면체 모양의 단량체를 갖도록 화학적으로 조작된 새로운 유형의 "테트라겔"을 개발하여 기술을 개선하는 것을 목표로 합니다. 그는 또한 샘플의 다른 분자 구성 요소를 겔에 결합하는 특수 분자인 화학적 링커를 개발할 것입니다. 목표는 원본의 충실도와 강력한 현미경의 해상도와 일치하는 10나노미터 이내로 확장된 샘플을 갖는 것입니다.

Gao 박사의 연구는 이미 이 테트라겔을 개발하는 데 사용할 유망한 화합물을 확인했습니다. 그의 연구실이 그것을 개발하고 개선함에 따라, 그는 예를 들어 조기 발병 파킨슨병 영향을 받는 뇌의 연구에 그 능력을 적용할 것입니다. 이러한 뇌의 정확한 구조를 연구하는 것은 전통적인 방법으로 어려운 일이며 목표는 시냅스 단백질 및 관련 유전자 전사체를 정확하게 매핑하여 초기 발병 PD 뇌가 분자적으로 구조화된 방식을 밝히는 데 도움이 되는 것입니다.

미르나 미호빌로비치 스카나타, Ph.D., 조교수, Syracuse University 물리학과

자유롭게 움직이는 동물의 신경 패턴을 읽고 조작하는 2광자 추적 기술

신경과학자의 표준은 살아있는 동물이 자유롭고 자연스럽게 행동하는 동안 뇌에서 일어나는 일을 넓은 영역에서 높은 수준의 정밀도로 기록하고 조작할 수 있다는 것입니다. 수년에 걸쳐 기술 덕분에 연구자들은 이 이상을 향해 나아갈 수 있었지만 항상 약간의 타협이 있었습니다. 종종 동물은 머리를 고정해야 하고 뇌에 침입형 센서나 광학 장치를 이식해야 했으며, 고화질 기록이나 조작은 뇌의 상대적으로 작은 영역으로 제한되는 경우가 많았습니다. 덜 정확합니다.

주요 과제 중 하나는 자유롭게 움직이는 동물의 뇌와 뉴런의 움직임과 왜곡입니다. 그러나 Skanata 박사는 침습적 임플란트 없이 움직이는 동물의 여러 개별 뉴런을 추적하고 이러한 뉴런을 광학적으로 활성화하거나 조작할 수 있는 새로운 2광자 추적 기술을 개발하고 있습니다. 사용된 모델은 자연적으로 투명한 초파리 유충이며 Dr. Skanata는 개별 뉴런의 움직임을 빠르게 감지할 수 있는 독창적인 알고리즘과 결합된 2광자 현미경(매우 정확한 표적화 가능)을 사용하여 계속 개발할 시스템을 개발할 예정입니다. 현미경 아래 중앙에 유지하기 위해 움직이는 무대에서 피사체의 위치를 조정합니다. 이 시스템은 여러 뉴런의 상대적 위치를 계산하고, 움직이는 동안 뇌의 움직임과 변형을 조정하고, 넓은 영역에서 신경 활동을 추적합니다.

광학적 빛에 노출되었을 때 뉴런이 활성화될 수 있도록 변형된 동물을 추적할 때, 시스템은 연구자들이 자연 활동 중에 높은 정밀도로 뉴런을 켤 수 있도록 합니다. 중요한 것은 Dr. Skanata가 개발 중인 시스템이 두 개의 레이저 빔을 독립적으로 제어할 수 있는 기능이 있어 여러 영역을 동시에 추적할 수 있으며 개인 간의 활동을 추적할 수 있어 그룹 조우 중 신경 활동에 대한 통찰력을 제공한다는 것입니다.

Timothy Dunn 박사, 듀크대학교 의생명공학과 조교수

개인 및 사회 그룹의 다중 규모 3차원 행동 정량화

자유롭게 행동하는 동물의 움직임을 측정하는 현재 방법에는 한계가 있습니다. 동물의 작은 움직임(예: 한 자릿수)을 매우 자세하게 관찰하려면 제한된 움직임 범위가 필요합니다. 3D 공간에서 자유롭게 움직이는 동작을 연구한다는 것은 종종 해상도를 제한하거나 전체 위치를 추적하거나 관찰자의 설명에 의존하는 것을 의미합니다. 동물의 자동 비디오 추적은 일반적으로 부자연스럽고 단순한 환경이 필요하며 카메라에 보이지 않는 신체 부위는 정확하게 추적되지 않습니다. 이러한 문제를 극복하기 위해 최근에 개발된 기술인 체적 공간 표현을 사용하여 대형 3차원 공간에 대한 고해상도 인공 지능(AI) 예측에는 막대한 컴퓨팅 성능이 필요합니다. 사회적 관찰을 위해 여러 동물을 추가하면 추가 문제가 발생합니다.

결과적으로 가장 원하는 데이터의 가용성이 낮습니다. 3D 공간에서 단독 또는 그룹으로 자연스러운 행동을 수행하는 동물의 고해상도 자동 추적 및 표준화된 형식으로 해당 동작의 정량화. Dunn 박사는 그 이상을 더 가깝게 만드는 것을 목표로 하는 새로운 접근 방식을 연구하고 있습니다. 그의 팀이 예측의 정확도를 크게 향상시키기 위해 사용한 3D 기하학적 기계 학습 알고리즘의 학습을 바탕으로 Dunn 박사와 그의 팀은 현재 여러 카메라의 이미지를 결합하여 팔이나 발과 같은 부분이 직접적으로 보이지 않는 경우에도 다양한 척도에서 신체 위치를 측정하고 예측할 수 있습니다.

ARIS는 미세한 신체 특징의 해상도를 선택적으로 개선하고 대상에 대해 알고 있는 것(팔다리의 배열 및 길이, 연결 방법, 움직이는 방법 등)을 기반으로 예측 모델링을 사용합니다. 자유롭게 행동하는 쥐의 훈련 데이터를 수집한 다음 다른 종의 훈련 데이터를 사용하여 미세 조정하여 신체 일부가 있을 가능성이 있는 공간 부분에 초점을 맞춥니다. 이것은 이전의 3D 체적 도구보다 훨씬 적은 계산 능력을 사용합니다. 그의 연구에서 Dunn 박사는 ARIS를 구현하고 전반적인 위치와 자세에서 손, 발, 얼굴의 미세한 특징의 움직임에 이르기까지 다양한 규모로 데이터를 기록할 것입니다. 추가 연구는 상호 작용하는 여러 동물과의 효과를 조사할 것입니다. 새롭고 보다 정확한 방식으로 행동을 측정하는 이 능력은 움직임에 영향을 미치는 신경 장애 연구, 뇌 활동과 행동 연결, 사회적 상호 작용 연구에 광범위한 의미를 갖습니다.

제프리 키프트 박사, 콜로라도 의과대학 생화학 및 분자유전학과 교수

전사체를 제어하는 새로운 기술

메신저 RNA 또는 mRNA는 세포의 생명과 건강에 중요한 역할을 하는 것으로 인식되고 있습니다. 이 RNA 분자는 단백질을 만드는 주형이며 단백질을 만드는 기계에 지시를 전달하기 위해 세포 내에서 생성된 다음 효소에 의해 파괴됩니다. 유기체가 표현하는 mRNA의 전체를 "전사체"라고 합니다.

mRNA 및 비암호화 RNA(ncRNA)의 결핍은 특정 신경퇴행성 및 신경 발달 장애와 관련이 있습니다. 전사체에 특정 mRNA 또는 ncRNA가 너무 적으면 특정 세포 기능이 저하되거나 비활성화될 수 있습니다. Kieft 박사는 mRNA와 ncRNA의 붕괴를 늦춤으로써 전사체를 관리하는 새로운 방법을 모색하고 있습니다. RNA를 파괴하는 일부 효소가 RNA를 본질적으로 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 "씹는"다는 사실을 알고 있는 Kieft 박사는 RNA 분자가 어떻게 구조화되고 스스로 접히는지에 대한 이해를 사용하여 엑소리보뉴클레아제 내성 RNA(xrRNA)의 조작된 조각을 생성했습니다. , 호환 가능한 mRNA 또는 ncRNA에 도입되면 결합 및 접혀 "차단" 구조를 형성합니다. 즉, 효소를 트랙에서 멈추게 하는 돌출부를 삽입하여 RNA의 모양을 변경합니다.

Kieft 박사는 표적 mRNA와 ncRNA의 붕괴를 늦춤으로써 전사체 내에서 이들의 풍부함을 관리할 기회를 보고 있습니다. 엔지니어링된 xrRNA는 특정 표적만 인식하고, 이들과 연결하고, 보호를 생성할 수 있으므로 연구자는 생성되는 양을 변경하지 않고 표적의 비율을 늘릴 수 있습니다. 이 접근법은 mRNA를 부자연스럽게 부스팅하는 것보다 숙주 세포에 덜 파괴적이라는 장점이 있으며 xrRNA가 조작될 수 있는 정밀도는 여러 RNA를 한 번에 표적화할 수 있는 가능성을 제공하고 가능하게는 속도를 정확하게 관리하여 미세 조정을 허용할 수도 있습니다. 부식. Kieft 박사는 RNA를 연구하는 기초 과학에서 탄생한 이 응용 프로그램이 신경과학자들을 위한 잠재적으로 강력한 연구 도구이자 더 먼 미래의 치료법을 위한 기초로 보고 있습니다.

Suhasa Kodandaramaiah, Ph.D., Benjamin Mayhugh 조교수, 미네소타대학교 기계공학부 트윈시티

자유롭게 행동하는 마우스의 로봇 지원 뇌 전체 기록

행동 중 뇌 활동을 연구하는 신경 과학자들은 일반적으로 절충안을 만들어야 합니다. 그들은 대상 동물이 자유롭게 행동할 수 있을 만큼 충분히 가벼우나 해상도가 낮거나 전체 뇌를 모니터링할 수 없는 소형 머리 장착 신경 센서를 사용합니다. 또는 동물이 러닝머신 위에서 움직이도록 하는 동안 고정하거나, 그럼에도 불구하고 대상의 행동을 제한하는 가상 현실 경험을 사용하는 것과 같이 대상 동물에게 너무 무겁고 다른 솔루션이 필요한 보다 강력한 도구를 사용합니다.

Kodandaramaiah 박사는 신경 기록 및 모니터링 하드웨어의 무게를 지탱하는 로봇 두개골 외골격으로 문제를 해결하고 있으며 여전히 대상(이 경우 마우스)이 3도 모두에서 머리를 회전할 수 있도록 합니다. yaw(수평 회전) 축과 경기장 내에서 이동하는 동안 피치 및 롤 축에서 약 50도의 모션입니다. 로봇은 삼각형 구성으로 배열된 3개의 관절 팔을 가지고 있으며, 대상 위에 매달려 있고 머리에 장착되는 지점에서 만난다. 마운트에 있는 센서는 마우스의 움직임을 감지하고 로봇이 가능한 한 적은 저항력으로 움직임을 활성화하도록 지시하여 마우스가 필요한 모든 감각 장비와 신경 과학 실험에 일반적으로 사용되는 경기장 내에서 회전하고 움직일 수 있도록 합니다. 로봇이 지지하는 임플란트의 와이어.

소형화의 필요성을 제거함으로써 연구자들은 사용 가능한 최첨단 하드웨어를 사용할 수 있습니다. 즉, 이론적으로 로봇은 도입 직후 최신 기술을 사용하도록 업그레이드할 수 있습니다. 그 지점에 도달하기 위해 Kodandaramaiah 박사의 팀은 외골격 엔지니어링과 같은 여러 단계를 거칩니다. 필요한 센서와 고밀도 전극 및 눈, 수염 등의 외부 관찰을 위한 카메라로 헤드 스테이지를 엔지니어링합니다. 벤치탑 테스트 수행; 로봇을 마우스가 전달할 수 있는 입력으로 조정합니다. 프로브 도입 방법 결정; 그리고 마지막으로 라이브 녹음을 합니다. 이 기계적 토대를 통해 Kodandaramaiah 박사는 연구자들이 장기간에 걸쳐 자유롭게 행동하는 대상에 대한 상세한 뇌 전체 신경 기록을 만들 수 있는 상태에 더 가까이 다가갈 수 있기를 희망합니다.

에바 다이어 박사, 조지아 공과 대학 및에 모리 대학교 생의학 공학과 Wallace H. Coulter 조교수

"시간, 공간 및 동작에 따른 대규모 신경 데이터 세트 비교”

뇌의 많은 부분에 걸쳐 신경 데이터를 관찰하고 기록하는 능력은 엄청난 양의 데이터를 가져 왔으며, 세계에서 정보를 인코딩하기 위해 얼마나 많은 뉴런이 함께 작동하는지 설명 할 수있는 데이터에서 패턴을 찾을 수있었습니다. 데이터 세트에서 저 차원 패턴을 찾는 새로운 발전에도 불구하고, 장기간에 걸쳐 또는 동일하거나 유사한 작업을 해결하는 다른 개인 또는 질병 상태에 관계없이 여러 대규모 기록을 비교하는 것은 여전히 어려운 일입니다. 뇌 활동을 해독하기 위해 기계 학습 (ML)을 사용한 Dyer 박사의 경험으로 인해 그녀는 여러 개의 큰 신경 데이터 세트에서 패턴을 식별 할 수있는 새로운 솔루션이되었습니다.

다이어 박사의 연구에는 신경 학습 데이터 세트에서 의미있는 정보를 추출하기위한 머신 러닝 알고리즘을 만드는 것이 포함되는데,이 데이터는 동물이 잠들었거나 깨어 있는지, 먹이를 주 었는지 또는 다양한 동작이나 행동에 관여 하는지를 식별하기 위해 표시되어 있습니다. 새로운 암호화에서 영감을 얻은 수학적 규칙은 별도의 데이터 세트에서 유사한 패턴을 식별하도록 알고리즘을 안내하며, 구체적으로 데이터를 정렬시키기위한 출발점으로 다른 뇌 상태에 의해 생성 된 신경 활동을 일치시킵니다. 신경 활동을 정렬하면 신경 패턴이 피험자의 행동 및 상태와 어떻게 관련되어 있는지, 소음으로 인한 손상을 방지 할 수 있으며,보다 강력한 분석 기술에 중요한 디딤돌이됩니다.

Dyer 박사의 두 번째 목표는 연구자들이 단일 뉴런에 초점을 맞추어 신경 활동의 전반적인 변화에 기여하는 방법과 특정 뇌 상태를 예측하는 데 사용할 수 있는지 이해하는 데 도움이 될 것입니다. 이 연구는 행동의 차이가 특정 세포 유형으로 역 추적 될 수 있는지, 그리고 데이터 세트에서 보이는 차이가 어떻게 개별 동물의 변화를 특징 짓는 데 사용될 수 있는지를 탐구 할 것입니다. 큰 신경 데이터 세트를 해독하고 비교하는 능력은 신경 퇴행성 질환이 뇌의 정보 처리에 어떻게 영향을 미치는지를 표시함으로써 신경 학적 연구에서 귀중한 것으로 입증 될 것입니다.

Rikky Muller, Ph.D., 캘리포니아 대학교 전기 공학 및 컴퓨터 과학 조교수 – 버클리

"수천 개의 뉴런의 광유 전적 제어를위한 고속 홀로그램 장치”

뉴런이 빛에 민감하도록 유전자를 변형시켜 연구자들이 마음대로 활성화하거나 침묵시킬 수있는 Optogenetics는 신경 과학 연구에 혁명을 가져 왔습니다. 3D 홀로그램으로 빛을 형성하는 공간 광 변조기와 함께 연구원들은 뇌의 3 차원 영역에 분포 된 많은 뉴런을 개별적으로 제어 할 수 있습니다 생체 내. 그러나 지금까지는 뇌에서 자연적으로 발견되는 속도로 뉴런을 제어 할 수있는 홀로그램 프로젝터가 없었습니다.

뮬러 박사는이 문제를 해결하기 위해 홀로그램 프로젝터를 설계 및 제작하고 있습니다. 그녀의 장치는 홀로그램 조명 이미지를 초당 10,000 프레임 (Hz)의 속도로 스트리밍합니다. 많은 현재 세대 TV는 초당 60 프레임을 상쾌하게하며, 가장 빠른 상용 홀로그램 도구는 500Hz에서 최고입니다. 이 높은 재생률은 자연 신경 신호를 복제하는 데 필요합니다. 여기에는 약 1 / 1,000 초의 활동 전위 시간 (새로 고침 빈도를 고려할 때 1,000Hz에 해당)이 포함됩니다. 또한 Muller는 정확한 정확도로 수천 개의 뉴런을 목표로합니다. TV 속도가 높을수록 이미지가 더 선명 해 지듯이 10,000Hz 홀로그램이 더 정밀 해집니다.

신경 기술에 중점을 둔 전기 엔지니어 인 뮬러 박사는 정기적으로 신경 과학자와 상담하여 자신의 필요에 맞는 장치를 설계, 테스트 및 구축합니다. 이 장치는 소형 거울의 전기 작동을 통해 특정 위치와 깊이로 3D 패턴의 빛을 조각하는 마이크로 미러 어레이를 사용합니다. 그런 다음 빛은 일련의 렌즈를 통해 전달됩니다. 이 프로젝트는 먼저 테스트 및 개념 증명 용 소형 어레이와 측정 및 교정에 사용될 관련 드라이버 및 컨트롤과 함께 대형 어레이 인 두 개의 어레이를 설계하고 제작합니다. Muller 박사 팀은 모든 기능을 갖춘 공간 광 변조기를 생산할 것입니다. 이 도구는 연구원들이 신경 연결을 제어하고 테스트 할 수있는 전례없는 능력을 제공 할 것으로 기대됩니다.

Gilad Evrony, MD, Ph.D., 인간 유전학 및 게놈학과, 조교수 뉴욕 대학의 소아과 및 신경 과학 및 생리학 Langone Health

"TAPESTRY : 인간 두뇌의 고해상도 계보 추적을위한 단일 셀 다중 오믹 기술"

모든 인간은 한 세트의 dna "지시"로 하나의 세포로 시작하지만, 그 한 세포가 수십억 개의 세포를 포함하여 수조가되는 방법에 대한 세부 사항은 아직 많이 알려지지 않았습니다. Evrony 박사의 연구는 뇌 세포의 "가계도"를 구축하여이 과정을 조명 할 수있는 TAPESTRY라는 기술을 개발하는 것을 목표로하며, 어떤 전구 세포가 인간의 두뇌에서 수백 가지 유형의 성숙 세포를 발생시키는지를 보여줍니다.

이 기술은 인간의 뇌 발달을 연구하는 연구자들이 직면 한 주요 문제를 해결할 수 있습니다. 미성숙 한 동물의 세포에 표식자를 도입 한 다음 그 표식이 어떻게 자손에게 전이되는지 연구함으로써 혈통을 추적하여 발달을 연구하는 핵심 방법은 침입 적이기 때문에 인간에게는 불가능합니다. Dr. Evrony는 동료들과 함께 자연 발생 돌연변이가 인간 두뇌의 혈통을 추적하는 데 사용될 수 있음을 보여주었습니다. TAPESTRY는 현재 방법의 몇 가지 한계를 해결함으로써이 접근 방법을 발전시키고 확장하는 것을 목표로합니다. 첫째, 혈통 추적 (lineage tracing)은 단세포 DNA의 작은 양의보다 확실한 분리 및 증폭을 필요로한다. 둘째, 인간의 뇌 발달에 대한 상세한 이해는 수천 또는 수만 개의 개별 세포의 프로파일 링을 허용하는 데 비용 효율적이어야합니다. 마지막으로, 그것은 또한 세포의 표현형을 매핑 할 필요가 있습니다 - 단지 세포가 얼마나 밀접하게 관련되어 있는지뿐만 아니라 그들이 어떤 유형의 세포인지를 보는 것입니다. TAPESTRY는 이러한 문제를 해결하기 위해 노력합니다.

Evrony 박사의 접근법은 모든 인간 세포에 적용 가능하지만 뇌 질환에 특히 중요합니다. 일단 건강한 뇌 혈통이 매핑되면, 자폐증 및 정신 분열증과 같이 발생 가능성이있는 다양한 장애가있는 사람들에게서 뇌 발달이 어떻게 다른지를 알기위한 기초 자료로 사용될 수 있습니다.

Iaroslav 'Alex'Savtchouk, Ph.D., 조교수, Marquette University 의과학 의학과

"Time-tagged Quadrangular Stereoscopy를 통한 뇌 볼륨의 빠른 Panoptical 영상화"

현대의 광학 뇌 영상 기술은 뇌의 얇은 층을 관찰 할 수 있지만, 뇌의 볼륨과 같은 3 차원 공간에서 많은 뇌 활동을 이미징하는 것은 힘든 것으로 입증되었습니다. Savtchouk 박사는 연구원들이 뇌의 표면뿐만 아니라 이전보다 훨씬 더 높은 공간 - 시간 해상도 내에서 일어나는 일을 볼 수있는 접근법을 개발했습니다.

핵심 과정 인 2 광자 현미경 (two-photon microscopy)은 실험용 동물의 유전자 조작 된 뇌 세포에서 형광을 찾아 뇌 활동을 포착합니다. 단일 레이저를 사용하면 깊이 정보가 매우 느리게 기록됩니다. 두 개의 레이저 광선을 사용하면 연구원은 본질적으로 양안 시력을 얻을 수 있습니다. 즉, 더 가까이 있고 멀리 떨어져있는 것을 볼 수는 있지만 아무 것도 볼 수없는 시각적 "그림자"가 있습니다 (예를 들어, 사람이 체스 보드 가장자리를 볼 때, 더 작은 조각에 의해 막힐 수 있습니다.) Savtchouk 박사는 사각 비전을 제공하고 사각 지대를 크게 줄이는 두 개의 추가 레이저 광선을 추가하여이 문제를 해결하고 있습니다. 그는 또한 레이저의 타이밍을 시퀀싱하고 있습니다.이 레이저는 빠르게 펄럭이며, 연구원들은 어떤 레이저가 어떤 활동을하는지 파악하여 시간 정밀도가 우수한 3 차원 모델을 구축하는 데 중요합니다.

Dr. Savtchouk의 프로젝트는 먼저 컴퓨터 시뮬레이션에서 시스템을 설계 한 다음 마우스 모델을 사용하여 응용 프로그램을 입증하는 과정을 포함합니다. 그의 목표는 레이저 빔 추가와 하드웨어 및 소프트웨어 업그레이드를 통해 기존의 2 광자 현미경을 업데이트 할 수있는 방법을 개발하여 실험실이 완전히 새로운 시스템을 구입하지 않고도 기술 혜택을 누릴 수있게하는 것입니다.

Michale S. Fee, Ph.D., Glen V.와 Phyllis F. Dorflinger 교수 매사추세츠 공과 대학교 뇌 및인지 과학 전산 신경 과학 교수; McGovern 뇌 연구 연구소

"자유롭게 행동하는 작은 동물에서 신경 상태 - 공간 궤적을 이미징하고 분석하는 새로운 기술"

동물의 뇌에서 신경 활동을 연구하는 것은 연구자들에게는 오랜 과제입니다. 현재 접근법은 불완전합니다 : 현재 현미경 크기는 동물의 활동을 제한해야하며, 현미경은 뉴런의 제한된 시야를 제공합니다. 현미경의 소형화를 통해 획기적인 기술을 개발함으로써 Dr. Fee와 그의 연구실은 동물이 자연스러운 행동을 자유롭게 할 수있는 동안 동물의 뇌에서 진행되고있는 것을 관찰하는 데 필요한 도구를 개발하고 있습니다.

헤드 장착 현미경을 사용하면 Dr. Fee는 청소년 새의 뇌가 자신의 노래를 부르는 법을 관찰 할 수 있습니다. 학생들이 듣고 반복하면서 배울 때, Dr. Fee는이 복잡한 학습 과정의 일부로 발전하는 신경 회로를 문서화합니다. 이러한 회로는 자전거를 타는 법을 배우는 것과 같이 모터 시퀀스의 복잡한 학습 중에 형성되는 인간의 회로와 관련이 있으며 파킨슨 병을 비롯한 특정 조건에서 혼란을 겪습니다. 자연 학습 과정을 문서화하려는 목표를 감안할 때 자연스러운 행동 중에 신경 활동을 기록 할 수 있어야합니다.

소형화 외에도 새로운 현미경은 자유롭게 행동하는 동물에 사용되는 다른 기술보다 훨씬 더 많은 뉴런을 기록 할 수 있으며 연구원이 실시간으로 관찰을 수행하고 조정할 수있는 새로운 데이터 분석과 결합됩니다 실험을 가속화하여 연구 프로세스를 가속화합니다. 그것은 작은 동물의 모든 종류의 뇌 행동을 연구하는 연구자들에게 즉각적이고 광범위한 적용을 할 것입니다.

Marco Gallio, Ph.D., 노스 웨스턴 대학 신경 생물학과 조교수

"살아있는 두뇌의 연결 재 연결"

이 연구는 과학자들이 선택적으로 시냅스 연결을 제거하고 뉴런 간의 새로운 연결을 장려함으로써 두뇌가 어떻게 작용하는지에 대한 이해를 넓히는 것을 목표로합니다. 이러한 뇌의 재 연결은 연구원들이 특정 연결이 신경 학적 영향의 특정 부분에 어떤 역할을하는지 더 정확하게 이해할 수있게 해줍니다.

뇌 회로 내의 각 뉴런은 여러 대상에 연결됩니다. 각 대상은 고유 한 기능을 가질 수 있으므로 완전히 다른 방식으로 동일한 수신 정보를 처리합니다. 예를 들어 초파리 두뇌의 특정 뉴런은 절박한 위협 (타고난 행동)에서 빠르게 벗어나고 학습을 통해 오래 지속되는 연관성을 생성하는 데 사용되는 외부 환경에 대한 정보를 전달합니다.

제안 된 기술은 연구원들이 다른 모든 연결을 손상시키지 않으면 서 학습 센터의 시냅스를 선택적으로 제거함으로써 각 프로세스에 중요한 연결을 정확히 찾아 낼 수있게합니다. 이 프로젝트는 유전 공학을 사용하여 살아있는 동물의 손상되지 않은 두뇌에서 유 전적으로 정의 된 시냅스 파트너 간의 반발력 또는 매력 / 유착을 중재 할 디자이너 단백질을 생산하는 것을 목표로합니다. 이러한 종류의 뇌의 재배 선이 가능하다는 것을 증명하는 것 외에도,이 연구는 다른 연구자들과 즉시 공유 할 수있는 독특한 유전학을 지닌 새로운 과실 파리 계통을 만들 것이다. 설계 상 이러한 도구는 모든 동물 모델에서 사용하기 위해 쉽게 수정할 수 있으며 뇌의 다른 부분에 적용 할 수 있으므로 인간 두뇌의 작동 원리에 대한 심오한 함의와 함께 완전히 새로운 수준의 신경학 연구가 가능합니다.

Jose M. Carmena, Ph.D., 교수, 전기 공학 및 컴퓨터 과학과, 헬렌 유언의 신경 과학 연구소, 버클리 대학

Michel M. Maharbiz, Ph.D., 버클리 대학교 전기 컴퓨터 공학과 교수

Neural Dust : 뇌의 완벽한 무선 및 철저한 신경 녹음을위한 초음파, 저전력, 극 소형 기술

Drs. 카르 메나 (Carmena)와 마 하르 비즈 (Maharbiz)는 두개골을 통과하는 전선의 필요성을 제거 할 수있는 소위 "신경 먼지"(neural dust) - 모방 가능한 크기의 초음파 센서를 사용하여 차세대 BMI (brain-machine interface) untethered, 실시간 무선 피질 녹음. 캘리포니아 버클리 대학 (University of California Berkeley)의 전기 공학 및 컴퓨터 과학부와 Helen Wills 신경 과학 연구소 (Helen Wills Neuroscience Institute)의 동료 연구원들은 근육 및 말초 신경계에 적용되는 신경 먼지 기술의 잠재력을 연구하고 McKnight 연구원들이 심장 마비에 혁명을 일으킨 것과 같은 방식으로 신경학에 혁명을 일으킬 수 있다고 믿는 방법을 중추 신경계에 적용 할 수있게 할 것입니다. 신경 먼지 기술의 폐쇄 루프 작동을 통해 Carmena와 Maharbiz는 부상이나 신경 심리적 질병의 발병 후 정상적인 기능을 회복하기 위해 뇌를 훈련하거나 치료할 수있는 미래를 구상합니다.

Ali Gholipour, Ph.D., 하버드 의대 방사선과 조교수; 방사선 영상 번역 연구 소장, 보스턴 아동 병원 전산 방사선 연구소의 직원 과학자

초기 뇌 발달의 정량 분석을위한 모션 - 로버 스트 이미징 기술 

태아, 신생아 및 유아의 움직임은 초기 뇌 발달을 분석하고 가능한 중단을 식별하기위한 고급 이미징에 중점을 둔 연구자에게 특별한 과제를 제기합니다. 보스톤 아동 병원 전산 방사선 연구소 (Computational Radiology Laboratory)의 Gholipour 연구 그룹은 연구원들이 자궁 내 태아, 주 산기를 연구하고 특성화 할 수있게 해주는 새롭고 움직일 수있는 자기 공명 영상 (MRI) 기술 및 소프트웨어를 개발, 평가 및 보급하기 위해 노력하고 있습니다. , 그리고 초기 뇌 기능과 구조. 새로운 이미징 및 이미지 분석 도구는 초기 뇌 발달에 대한 이해를 높이고 초기 단계에서 비롯된 장애에 대한 명확한 연결 고리를 구축하기 위해 큰 데이터를 수집하고 분석하는 신경 과학 공동체의 능력을 극적으로 향상시킬 수 있습니다.

Narayanan (바비) Kasthuri, Ph.D., MD, 시카고 대학 및 Argonne National Labs

Brain-X : 싱크로트론 기반의 고 에너지 X 선을 사용하여 전체 뇌의 나노 스케일지도

Dr. Kasthuri의 연구실에서는 고 에너지 X 선을 사용하여 완전하고 포괄적 인 두뇌지도를 작성합니다. 생성 된 이미지 스택은 엄청난 양의 데이터를 생성하여 각 뉴런, 혈관 및 뇌 구성 요소의 위치를 식별 할 수 있습니다. 건강한 생쥐와 인간 두뇌의지도를 작성함으로써 과학자들은 다른 질병 중에서 자폐증, 당뇨병 및 뇌졸중의 영향을받는 병든 두뇌의 세포 및 궁극적으로 시냅스 차이를 더 잘 이해할 수 있도록 병리학 적 샘플과 비교할 수 있습니다.

Stephen Miller, Ph.D., 매사추세츠 의과 대학

뇌의 영상화 장벽 극복

많은 분자 프로브가 혈액 뇌 장벽 (BBB)을 통과 할 수 없으므로 뇌에서 이미징은 어렵습니다. Miller 박사와 그의 연구실은 반딧불의 생물 발광 특성을 두드려 뇌의 깊은 조직에서 이미징을 개선 할 수있는 방법을 모색했습니다. Miller 팀은 살아있는 동물의 두뇌에 접근하는 능력을 높이기 위해 천연 반딧불이 루시 페린 기질을 변형 시켰습니다. 뇌의 글로우는 유전자 발현, 효소 활성을 탐지하고, 질병 진행을 모니터하거나, 신약의 효과를 측정하는 데 사용될 수 있습니다.

Long Cai, Ph.D., 캘리포니아 공과 대학

FISH를 시퀀싱하여 뇌에서 세포 동일성의 분자 기반을 해독

Cai의 연구실은 세포 내의 유전 정보 (예 : RNA)를 관찰 할 수있는 "단일 분자 형광 in situ hybridization"또는 smFISH를 기반으로하는 고성능 이미징 방법을 개발했습니다. 그는 이제 순차적 FISH (seqFISH)를 사용하여 똑같은 고해상도에서 뇌에서 직접 유전자 발현을 프로파일 링하기 위해이 방법을 적용하려고합니다.

Cynthia Chestek, Ph.D., 미시간 대학교

고밀도 90μ엠피치 탄소 마이크로 쓰레드 어레이는 층 5의 모든 뉴런을 기록한다.

Chestek 연구소는 과거 어느 때보 다 더 높은 밀도로 시간의 경과에 따라 건강하고 상호 연결된 활성 뉴런을 기록하고 시각화하는 방법을 개발하고 있습니다. 소량의 탄소봉 전극을 사용하여 여러 채널의 쥐 뇌에 뉴런을 기록한 다음 뇌를 잘라 전체 회로를 시각화 할 계획입니다. 목표는 기존의 신경 과학 커넥터를 사용하여 고밀도로 관찰 할 수있는 64 채널 어레이를 달성하는 것입니다.

스펜서 스미스 (Spencer Smith) 박사, 노스 캐롤라이나 대학교 채플 힐

큰 두뇌 양을위한 다 광자 이미징

단일 뉴런은 생각과 행동을 형성하기 위해 복잡한 방식으로 함께 행동합니다. 밀리미터 단위의 개별 뉴런을 해결할 수있는 다 광자 이미징은이 과정을 연구하는 혁신적인 방법을 제시합니다. 스펜서 (Spencer)의 연구실은 2 광자 현미경을 이용한 이전의 연구 결과를 바탕으로 뉴런을 개별적으로 관찰 할 수있는 능력을 유지하면서 1 백만 개의 뉴런에 접근 할 수있는 맞춤형 광학 시스템을 구축하고자합니다.

Juan Carlos Izpisua Belmonte, Ph.D., 생물학 연구소

새로운 조건 하에서 일반 marmoset 원시 배아 세포주의 유도, 특성 분석 및 유전자 변형

Izpisua Belmonte 연구소는 사람이 아닌 영장류 동물 모델, 특히 marmoset을 개발하는 데 필요한 시간을 단축하기 위해 노력하고 있습니다. 벨몬트 (Benmonte)는 원시 배아 세포 (PGCs)를 이용한 형질 전환 마모 셋 모델의 생성을 용이하게하는 전략을 개발했다. 이 연구는 무제한의 세포 자원을 제공하여 영장류 배아 세포를 연구 할 수있는 잠재력을 지니고 있으며 게놈 편집 도구와 결합하여 인간 질병에 대한 새로운 동물 모델을 만드는 데 도움이 될 수 있습니다.

Sotiris Masmanidis, Ph.D., 캘리포니아 대학, 로스 앤젤레스

중규모 뇌 역학 모니터링 용 실리콘 마이크로 프로브

Masmanidis 연구소는 대량 생산을 통해 널리 사용 가능하며 밀리 초 단위로 한 번에 많은 뉴런을 기록 할 수있는 마이크로 머신 기반의 실리콘 기반 장치 또는 마이크로 프로브를 개발하고 있습니다. 마이크로 프로브를 통해 Masmanidis는 행동과 학습 과정에서 여러 뇌 세포가 어떻게 상호 작용하는지 연구 할 수 있습니다. 또한, 그의 연구실은 녹음 위치를 정확하게 레이블링하여 뇌 활동 매핑의 정확성을 향상시키는 기술을 개척 할 것입니다.

Kate O'Connor-Giles, Ph.D., 위스콘신 대학교, 매디슨

포괄적 인 신경 회로 분석을위한 CRISPR / Cas9 툴킷

오코너 - 자일즈 (O'Connor-Giles)는 분자 적으로 식별하고 신경 아형의 유전 적 제어를 얻기위한 모듈 툴킷을 개발하고자합니다. 이러한 툴킷은 신경원의 정체성과 신경 서브 타입에 대한 유전자의 기능적 기여를 특성화하기위한 중요한 자원을 제공합니다. O'Connor-Giles 연구소는 동일한 기술을 사용하여 개발 과정에서 뉴런이 어떻게 연결되는지 이해합니다. 이 연구는 초파리에서 CRISPR / Cas9 게놈 공학 기술을 채택한 최근의 연구실을 기반으로합니다.

Thomas R. Clandinin, Ph.D., 스탠포드 대학교

전기 시냅스에 의해 정의 된 연결 네트워크를 매핑하는 유전자 방법

뇌 회로에 관한 대부분의 연구는 전기 시냅스보다 연구하기 쉬운 화학 시냅스에 초점을 맞추고 있습니다. 그러나이 두뇌 배선의 불완전한 그림은 뇌 활동의 변화를 이해하려는 노력을 방해합니다. Clandinin은 어떤 뉴런이 다른 사람과 전기적으로 연결되어 있는지를 결정하기위한 일반화 가능한 유전 적 방법을 개발할 것을 제안합니다. 2 년의 교부금 기간이 끝날 때까지, 그는 파리의 과실 파리의 작업 세트뿐만 아니라 파리 두뇌의 특정 전기적 연결에 대한 조사와 마우스에서의 테스트를위한 유사한 도구를 기대하고 있습니다.

Matthew J. Kennedy, Ph.D., 과 Chandra L. Tucker, Ph.D., 콜로라도 대학 - 덴버

시냅스와 회로를 조작하는 광학 도구

Optogenetics는 빛으로 뉴런 기능을 제어하는 것과 관련된 비교적 새로운 분야입니다. Kennedy와 Tucker는 빛을 사용하여 사용자가 다운 스트림 프로세스를 제어 할 수있는 새로운 도구를 설계함으로써이 분야를 확대 할 수 있기를 희망합니다. 시냅스 형성, 제거 및 소성에 중요한 신호 분자에 중점을두고 뉴런 사격에서부터 시작되었습니다. 그들은 또한 사용자가 뇌의 학습과 기억을 담당하는 기본적인 분자 신호 전달 경로를 조작 할 수있게 해주는 도구를 개발할 계획이다.

Zachary A. Knight, Ph.D., 캘리포니아 대학 - 샌프란시스코

조작 된 리보솜으로 신경 변조를 시퀀싱

포유류의 뇌는 수백 가지의 신경 세포 유형을 포함하고 있으며, 각기 다른 형태의 유전자 발현이 있습니다. Knight의 실험실은 마우스 두뇌의 생화학 적 사건을 세포의 분자 적 다양성에 매핑하기위한 도구를 구축하고 있습니다. 그는 밑에있는 세포의 분자 동일성을 결정하는데 도움을 줄 수있는 RNA 포획 방법을 개발할 것입니다. 이 도구는 신경 과학자가 행동, 생리학 또는 질병의 변화 중에 변조되는 특정 뉴런을 식별 할 수있게합니다. 이렇게 확인 된 세포는 그 기능을 이해하기 위해 유 전적으로 조작 할 수 있습니다.

Don B. Arnold, Ph.D., 남 캘리포니아 대학 분자 생물학 부교수

Ablating Intrabodies - 내인성 단백질의 직접 제거를위한 도구

단백질은 계속해서 만들어지며 뇌에서 분해됩니다. Arnold 박사는 과학자들이 생물 의학 연구를위한 단백질 분해 과정을 조작 할 수 있도록하는 도구를 개발하고 있습니다. ablating 인트라 바디로 알려진 이러한 도구는 빠르고 효율적이며 특수한 단백질 분해를 매개 할 수 있습니다. 단백질은 정상 세포에서의 기능을 시험하거나 신경 퇴행성 질환에서 특정 병리학 적 단백질의 해로운 영향을 조사하기 위해 분해 될 수 있습니다. 현재 과학자들은 단백질을 암호화하는 유전자 또는 RNA를 삭제함으로써 간접적으로 단백질 제거를 일으킬 수 있습니다. 인트라 바디를 제거하면 표적 단백질이 직접 분해되어 훨씬 더 빨리 작동합니다. 그들은 또한 특정한 형태의 단백질 또는 특정 번역 후 변형을 갖는 단백질을 표적으로 할 수있다. Arnold 박사는 시냅스 기능, 항상성 및 두뇌 내의 소성을 연구하기 위해 시냅스 후 부위의 단백질 함량을 조작함으로써 제거 된 인트라 바디의 사용을 시험 할 것입니다. 이 연구는 성공하면 생물 의학 분야에서 폭넓게 응용 될 수 있습니다.

제임스 에버 와인, Ph.D., 약리학 교수 이반 제이 모모 스키 스키, 펜실베니아 대학 화학 부교수

TIVA-tag, True Neuronal Systems Genomics 실현

실험실 배양에서 개별 세포에서 유전자 발현을 연구하는 것이 수년 동안 가능했지만 신경 생물학의 지속적인 진보는 손상되지 않은 조직이나 살아있는 유기체에서 시스템 수준에서 유전 기능과 조절을 검사 할 수있는 능력이 필요합니다. Drs. Eberwine과 Dmochowski는 TIVA-tag (Transcriptome In Vivo Analysis)라는 개척자가 개발 한 접근법을 통해 생세포에서 RNA를 분리하는 방법을 연구하고 있습니다. 부여 기간 동안 그들은 TIVA-tag 화합물의 화학적 성질을 맞춤화하여 이전보다 가능한 특이성, 효율성 및 조직 손상이 적은 세포로부터 RNA를 수집 할 계획이다. 부여 기간이 끝날 때까지 시스템 레벨 유전체학을위한 실행 가능한 방법론으로 TIVA- 태그 접근법을 확립하고자합니다.

Doris Tsao, Ph.D., 캘리포니아 대학 공과 대학 생물학 조교수 William J. Tyler, Ph.D., 의 생명 과학 기술 대학원 버지니아 테크 칼리온 연구소 조교수

펄스 초음파를 이용한 손상되지 않은 뇌 손상 뇌 회로의 기능적 조절

신경 과학은 인간 뇌의 비 침습적으로 특정 3D 좌위를 자극하는 도구가 없습니다. Dr. Tyler의 이전 연구에 따르면 초음파 신경 변조는 생쥐 뇌에서 비 침습적으로 신경을 자극 할 수 있음을 보여주었습니다. 다음 단계는 초음파가 인간의 영장류 인 원숭이에 미치는 영향을 특성화하는 것입니다.이 원숭이는 뇌가 마우스보다 크고 복잡합니다. 연구진은 집중된 초음파 신경 변조 동안 신경 반응, 뇌 혈류 및 동물 행동을 관찰 할 계획이다. 궁극적으로 Drs. Tsao와 Tyler는 초음파를 사용하여 인간 두뇌의 특정 영역을 자극하는 방법을 개발하여 인간의 뇌 회로를 이해하는 강력한 새로운 도구를 제공하고 광범위한 신경 및 정신병 치료를위한 새로운 전략을 제공하고자합니다.

사무엘 S.H. Wang, Ph.D., 프린스턴 대학교 분자 생물학 부교수

유전자 암호화 가능한 칼슘 지시자의 동적 한계를 초월하여

뇌 세포가 활성화되었을 때 밝기가 변하는 형광 단백질은 지각, 기억 및 기타인지 과정의 기본 신경 활동을 관찰하는 데 유용합니다. 이러한 단백질의 현재 버전은 2 초 또는 그 이상의 시간 규모에서 완만하게 반응합니다. Dr. Wang의 연구실에서는보다 신속하고 다양한 활동에 대응할 수 있도록 이러한 단백질을 재 설계하고 있습니다. 첨단 광학 방법과 결합 된 이러한 진보는 fMRI 이미징이 전체 뇌를 추적하는 방식으로 뇌 조직의 작은 부분을 추적 할 수있게합니다. 새로운 방법은 연구원들이 단일 세포와 밀리 초 동안 발생하는 변화를 볼 수있게합니다. 이 연구는 신경 과학자들이 동물이 학습하는 동안 두뇌 네트워크를 연구하는 기술을 개발하거나 신경 학적 결함이있는 동물에서 무엇이 잘못되는지 알아보기위한 대규모 노력의 일환입니다.

Sandra Bajjalieh, Ph.D., 워싱턴 대학교 약리학 교수

신호 전달을위한 바이오 센서 개발

막 지질의 변화는 신경 신호 전달에서 역할을하지만, 연구자들은 신호 지질 생성을 신뢰성있게 추적 할 수 없다. Bajjalieh는 실시간으로 세포에서 신호 전달 지질 생성을 추적하는 센서를 생성 할 계획이다. 그녀는 다른 신호가 없을 때 두 개의 시그널링 지질에 결합하는 단백질을 설계하고, 이들 지질의 위치를 추적하기 위해 형광 프로브를 개발하는데 사용합니다. 이 정보는 다른 지질에 대한 접근을 확장하는 것을 가능하게 할 것이다.

Feng Guoping, Ph.D., 매사추세츠 공과 대학교의 뇌 과학 연구 교수 McGovern Brain and Cognitive Sciences의 교수

활동과 빛의 일치 탐지를 사용하여 행동으로 정의 된 신경 회로의 유전 조작을위한 분자, 생체 내 도구 개발

뇌가 정보를 어떻게 처리하는지 더 자세히 연구하기 위해 Feng은 빛의 펄스에 의해 정의 된 짧은 기간 내에 동물 행동에 의해 활성화 된 특정 연결 인구를 포착하고 그러한 활동을 기반으로 유전자 변형을 위해 뇌 세포를 선택하는 도구를 개발하고 있습니다. 그런 다음이 세포를 테스트하여 행동에 대한 관련성을 평가할 수 있습니다. 성공하면이 도구를 사용하여 신경 과학자가 특정 행동으로 정확하게 정의 된 기간에 활성화 된 모든 뉴런 그룹을 유 전적으로 수정할 수 있습니다.

Feng Zhang, Ph.D., 수사관, McGovern 뇌 연구 연구소; 핵심 회원, MIT와 하버드의 광범위한 연구소; 매사추세츠 공과 대학교의 뇌 및인지 과학 조교수

Designer TAL Effectors Recombinases를 이용한 정밀 게놈 공학

유전자 발현은 일반적으로 뉴런의 유형을 확인하는 데 사용되지만 일반적인 유전자 조작은 비효율적이며 마우스에 주로 제한됩니다. Zhang은 특정 세포 및 뇌 회로에 도입 될 수있는 리포터 유전자를 사용하여 뉴런의 게놈을 변형시키는 방법을 연구하고 있습니다. 이 기술은 인간 돌연변이가 동물 모델에 도입되어 유전 적 돌연변이가 질병을 일으키는 지 여부를 결정할 수있게합니다. 이 기술은 또한 동물 모델을 만드는 데 걸리는 시간을 단축 할 것입니다.

마이클 베리 II 박사, 프린스턴 대학교 분자 생물학 부교수

미세 가공 된 패치 클램프 마이크로 피펫

Berry의 실험실은 신속한 투석으로 뉴런의 화학적 환경을 쉽게 제어 할 수있는 능력과 같은 기존의 유리 패치 마이크로 피펫으로는 가능하지 않은 새로운 실험을 가능하게 해주는 미세 제작 패치 마이크로 피펫을 개발할 것입니다. 이 장치는 기존의 마이크로 피펫보다 사용하기가 더 쉽고 신뢰성이 높으며 상당한 시간과 노력을 절약 할 수 있습니다.

Robert Kennedy, Ph.D., 호바트 H. 윌러드 (Hobart H. Willard) 미시간 대학교의 화학 및 교수 교수

높은 공간 및 시간 해상도에서의 신경 전달 물질 모니터링

생체 내에서 높은 공간적 및 시간적 해상도로 신경 전달 물질을 측정하기 위해 Kennedy의 실험실에서는 마우스의 모든 뇌 영역에 도달 할 수있는 소형 프로브를 개발하여 빈번한 간격으로 작은 샘플을 생성합니다. 이렇게 많은 유전자 작업과 많은 질병 모델이 마우스를 기반으로하기 때문에이 기술은 신경 과학에 잠재적 혁신을 가져옵니다.

Timothy Ryan, Ph.D., Weill Cornell Medical College 생화학 교수

시냅스 ATP 리포터 개발

Ryan의 연구실은 특정 신경 구획에서 ATP의 농도를 측정하고 진행중인 시냅스 의사 소통 중에 ATP 수준을 모니터링하기위한 동적 정보를 얻는보다 정확한 방법을 개발하고 있습니다. 이것은 다양한 질병에서 근본적인 에너지 불균형이 나타나는지, 그리고 시냅스에서 ATP 공급이 정상적으로 조절되는지를 결정하는 데 도움이됩니다.

다니엘 트레이시 박사, 듀크 대학 메디컬 센터 마취과, 세포 생물학 및 신경 생물학 교수

신경 연결부의 기능 매핑을위한 유전자 암호화 된 람다 바이러스육감

Tracey의 실험실은 초파리에서 신경 회로를 탐색하는 바이러스 성 유전자 발현 시스템을 개발하고 있습니다. 목표는 신경 세포를 유 전적으로 조작하고 연결을 추적하며 상호 연결된 뉴런의 활동을 조작하는 것입니다. 이것이 과실 파리에 성공적이라면, Tracey는 동일한 기술이 포유류 두뇌의 연구에 유용 할 것으로 기대합니다.

Joseph Fetcho, Ph.D., 코넬 대학의 신경 생물학 및 행동 교수

생체 내 시냅스 연결의 패턴 매핑

그 세포가 살아있는 동안 다른 세포에 연결하는 모든 신경 세포를 드러내는 쉬운 방법은 없습니다. 제브라 피쉬 (zebrafish)와 함께 일하면서 Fetcho는 특정 신경 세포에 연결된 모든 뉴런이 색상을 바꾸어 손상되지 않은 살아있는 신경계의 배선 패턴을 매핑하는 광학적 방법을 사용할 것을 제안합니다. 궁극적으로 그러한 접근법은 이동 및 기타 동작의 기초가되는 배선 패턴을 밝혀내는 데 도움이 될 수 있습니다.

Pavel Osten, MD, Ph.D., 콜드 스프링 하버 연구소 신경 과학 부교수

형광 마우스 뇌에 대한 자동화 된 고 처리량 해부학

Osten의 프로젝트는 분자와 세포의 두뇌 기능 연구와 전뇌 연구 사이의 갭을 줄이는데 도움을주고 자합니다. 그는 새로운 이미징 기술을 사용하여 자폐증 및 정신 분열증과 관련된 유전 적 돌연변이를 가진 생쥐의 신경 회로 변화를 매핑하는 데 주력하고 있습니다. 그는이 기술이 인간의 정신 질환의 범위를 더 잘 이해하기 위해 많은 유전 쥐 모델을 빠르고 정확하게 연구 할 수 있기를 바라고있다.

Thomas Otis, Ph.D., Geffen School of Medicine, 로스 앤젤레스 캘리포니아 대학교 신경 생물학 교수

신경 해부학 적으로 정의 된 뉴런 그룹에서 전압을 모니터링하기위한 광학적 방법 개발

공동 연구 책임자 인 Julio Vergara를 포함한 Otis와 그의 동료들은 새로운 광학 방법을 사용하여 신경 충동을 높은 충실도로 측정 할 수있는 센서 기술을 개발했습니다. 그랜트의 목적은 많은 뉴런에서 동시에 신경 활동을 추적 할 수 있도록 광학 방법을 완벽하게하는 것입니다.

Larry J. Young, Ph.D., William P. Timmie Yerkes National Primate Research Center 행동 신경 과학 센터 정신과 및 행동 과학과 학과장

사회 결합의 유전 및 신경 회로 해부를위한 대초원에서의 형질 전환 기술 개발

모성 양육 및 사회적 유대감과 같은 복잡한 사회적 행동에 대한 연구는 특정 유전자가 사회적 행동을 조절하는 방법을 배우기 위해 유전자 발현을 조작하는 어려움으로 인해 제한됩니다. Young은 매우 사회적 인 형질 전환 대초원을 만들고, 사회적 행동의 개인차에 책임이있는 유전자를 확인하려고합니다. 이 연구는 자폐증 및 정신 분열병과 같은 장애와 관련이 있습니다.

헨리 레스테연구, 박사, 캘리포니아 공과 대학

신경 세포 공학을위한 이온 채널

Lester는 이온 채널과 수용체를 사용하여 신경 세포가 회로 내에서 어떻게 연결되는지, 그리고 그러한 회로가 어떻게 행동을 조절하는지에 대한 통찰력을 얻습니다. 그는 동물의식이에 투여 될 수있는 약물 인 ivermectin에만 반응하는 새로운 수용체 채널을 설계합니다. 이러한 수용체가 개발되면 선택된 뉴런의 활성화 또는 억제가 어떻게 행동에 영향을 미치는지 연구 할 수 있습니다.

Charles M. Lieber, Ph.D., 하버드 대학교

신경망의 전기 및 화학적 매핑을위한 나노 전자 장치 배열

Lieber는 배양 신경 네트워크에서 뇌 조직에 이르는 샘플을 사용하여 자연 시냅스의 규모에서 전기 및 생화학 신호를 측정하는 새로운 나노 기술 기반 전기 생리학 도구를 개발하고 시연 할 계획입니다. 장기적으로, 이러한 도구는 생물 의학 연구 및 궁극적으로 치료에서 뇌와 신경 보철 장치 간의 강력한 새로운 인터페이스로 사용될 수 있습니다.

Fernando Nottebohm 박사 과정, 록펠러 대학교

Transgenic Songbirds 제작 기술 개발

송 버드에서의 보컬 학습에 관한 연구는 복잡한 뇌에 기억이 저장되는 방법과 중추 신경계의 손상이 뉴런 대체에 의해 어떻게 복구 될 수 있는지를 탐구하는 훌륭한 방법을 제공합니다. Nottebohm은 개개의 유전자가 학습과 두뇌 수리에서 가질 수있는 관련성을 테스트하기 위해 트랜스 제닉 송 버드의 효율적인 생산을위한 프로토콜을 개발하려고합니다.

Dalibor Sames, Ph.D., 과 David Sulzer, Ph.D., 컬럼비아 대학

형광성 가짜 신경 전달 물질의 개발 : 개별 신경 접합기 터미널에서 신경 전달 물질 방출의 직접적인 시각화를위한 새로운 프로브

Sames와 Sulzer는 도파민의 광학 추적자 역할을하는 형광성 거짓 신경 전달 물질 (Fluorescent False Neurotransmitters, FFN)을 개발했으며, 개인 시냅스에서 신경 전달을 광학적으로 이미지화하는 첫 번째 수단을 가능하게합니다. Sames와 Sulzer는 FFN을 적용하여 학습과 관련된 시냅스 변화뿐만 아니라 파킨슨 병과 정신 분열증과 같은 신경 및 정신 질환과 관련된 병리학 적 과정을 검사하는 새로운 광학 방법을 개발할 것입니다.

Paul Brehm, Ph.D., 오레곤 건강 과학 대학

echinoderms에서 소설 녹색 형광 단백질은 신경 네트워크 활동의 장기 기록을 제공합니다

Brehm은 건강하고 질병이있는 조직에서 세포 활동을 이미지화하는 새로운 방법을 모색 중입니다. 그는 해파리 녹색 형광 단백질 - 생체 발광 brittlestar Ophiopsila에 대한 대안을 제안합니다.이 세포는 신경 세포에서 오래 지속되는 형광이 세포 활동의 장기간의 역사를 제공 할 수 있습니다.

Timothy Holy, Ph.D., 워싱턴 대학교 의과 대학

손상되지 않은 조직에서의 신경 활동의 고속 3 차원 광학 이미징

Holy는 뇌 조직을 3 차원으로 빠르게 스캔하는 얇은 시트를 사용하여 매우 많은 뉴런 집단으로부터 동시에 녹음 할 수있는 광학 방법을 개발하고 있습니다. 성공하면 과학적 연구로 세포 수준에서 패턴 인식 및 학습을 관찰 할 수 있습니다.

Krishna Shenoy, Ph.D., 스탠포드 대학교

HermesC : 자유롭게 행동하는 영장류를위한 연속 신경 기록 시스템

Shenoy의 실험실은 원숭이가 일상 생활을하는 데 사용할 소형 헤드 마운트 형 고품질 녹음 시스템을 개발하여 뉴런의 작동 방식에 대해 자세히 알아 내려고합니다. 성공하면이 작업으로 며칠이나 몇 주 동안 원숭이를 행동시키는 데있어 개별 뉴런을 추적 할 수있는 녹음 장치를 만듭니다.

Gina Turrigiano, Ph.D., 브랜다이스 대학교

슈퍼 해상도 형광 저온 현미경을 이용한 시냅스 단백질의 위치 파악

Turrigiano와 그녀의 공동 작업자 인 David DeRosier 박사는 시냅스 단백질이 기억과인지 기능을 생성 할 수있는 분자 기계로 배열되는 방식을지도 화하는 도구를 개발할 것이다. 이것이 성공적으로 입증된다면, 그들은 마침내 질병 상태에서 어떻게 시냅스가 엉망이되는지를 결정할 수있을 것입니다.

Pamela M. England, Ph.D.,캘리포니아 대학 샌프란시스코

실시간으로 AMPA 수용자 트래 피킹 모니터링

영국 연구실은 glutamate 수용체의 AMPA 아형의 세포 표면 트래 피킹을 연구하는 데 사용될 수있는 philanthotoxin의 합성 유도체를 기반으로하는 새로운 분자 도구 세트를 개발할 예정입니다. 목표는 살아있는 뉴런에서 AMPA 수용체의 이러한 부류의 역할에 대한 약리학 조사를 가능하게하는 특정 서브 유니트 조성을 갖는 AMPA 수용체를 불 활성화시키는 독소 유도체 세트를 생산하는 것이다.

Alan Jasanoff, Ph.D., 매사추세츠 공과 대학

칼슘 이미징 요원이있는 세포 수준의 기능성 MRI

자사 노프 (Jasanoff)는 자신의 실험실에서 개발 된 산화철 나노 입자를 기반으로 응집 될 때 이미지 콘트라스트를 만들어내는 기능적 자기 공명 영상 (fMRI)의 새로운 방법을 모색 할 예정이다. 성공할 경우, 새로운 방법은 fMRI에서 개선 된 공간 및 시간 해상도를위한 잠재적 인 신경 활동의보다 직접적인 척도가 될 것입니다.

Richard J. Krauzlis, Ph.D., 및 Edward M. Callaway, Ph.D., Salk 생물학 연구소

비인간 영장류를 돌보는 데있어서 감각 - 모터 회로를 탐색하기위한 바이러스 벡터의 사용

Krauzlis와 Callaway는 원숭이 대뇌 피질의 국소 부위에서 뉴런의 특정 아군을 비활성화시키는 방법을 개발할 것입니다. 성공한다면, 그들의 방법은 지각, 기억 및 감각 - 운동 조절과 같은 뇌 기능을 향상시키기 위해 여러 뇌 영역의 뉴런의 특정 하위 집단이 회로에서 어떻게 기능하는지 평가할 수있는 수단을 제공합니다.

Markus Meister, Ph.D., 칼 테크

자유롭게 움직이는 동물에서 다중 신경 스파이크 열차의 무선 녹음

Meister와 그의 공동 연구자 인 Santa Cruz 캘리포니아 대학의 Alan Litke와 Caltech의 Athanassios Siapas는 와이어가 부착되지 않은 자유롭게 움직이는 동물의 신경 전기 신호를 기록 할 수있는 무선 미세 전극 시스템을 설계 할 예정입니다. 소형화 및 경량 재료에 대한 기술을 결합한이 시스템은 굴착, 등반 또는 비행과 같은 자연스러운 동작 동안 신경 역학 측정을 용이하게해야합니다.

Karl Deisseroth, MD, Ph.D., 스탠포드 대학교

Alga C. Reinhardtii의 빛에 민감한 이온 채널을 이용한 비 활동적, 고 시간 해상도의 신경 세포 활동 제어

박사후 연구원 동료 인 Edward Boyden을 포함한 Deisseroth의 연구실은 유전자가 암호화 된 조류로부터 빛에 민감한 이온 채널을 기반으로 빛으로 특정 뉴런 세트의 전기 활동을 자극하는 새로운 도구를 개발할 예정이다. 그들의 목표는 밀리 초 시간 정밀도로 개별 활동 잠재력을 자극하고 채널 단백질 발현을 표적으로하는 유전자 방법을 사용하여 어떤 뉴런이 자극되는지를 제어하는 것입니다.

Samie R. Jaffrey, MD, Ph.D., 코넬 대학교 웨일 의과 대학

조건부 형광 소형 분자를 이용한 살아있는 뉴런의 실시간 RNA 이미징

Jaffrey의 실험실은 생존 세포 형광 현미경을 사용하여 RNA를 시각화 할 수있는 시스템을 개발할 예정이다. 그의 기술은 형광 발색단에 결합하고 빛의 방출을 크게 증가시키는 짧은 RNA 서열의 구축에 기초합니다. fluorophore는 녹색 형광 단백질 (GFP)에 사용되는 것에서 파생됩니다. 목표는 GFP 기술이 단백질 시각화에 혁명을 일으킨 것과 같은 방식으로 RNA 연구에 혁명을 일으키는 것입니다.

Jeff W. Lichtman, MD, Ph.D., 하버드 대학교 케네스 헤이워드, Howard Hughes Medical Institute의 Janelia Farm Research Campus

대규모 뇌 재건을위한 자동 테이프 채취 선반 - 울트라 마이크로톰의 개발

Hayworth와 Lichtman은 TEM (transmission electron microscopy)을 통해 이미징을 위해 수천 개의 조직 절편을 슬라이스하고 자동으로 수집하는 도구를 개발하고 있습니다. TEM 직렬 섹션 재구성은 뇌 조직의 볼륨 내에서 모든 뉴런의 정확한 시냅스 연결을 최상의 해상도로 매핑 할 수있는 유일한 기술입니다. 그러나 초소형 단면을 수동으로 수집해야하기 때문에 적용이 제한됩니다. 이 도구는 프로세스를 자동화하여 많은 실험실에서 직렬 섹션을 액세스 할 수 있으며 더 큰 조직 볼륨에서 유용합니다.

Alice Y. Ting, Ph.D., 매사추세츠 공과 대학

Biotin Ligase Labeling을 이용한 광학 현미경 및 전자 현미경을 이용한 영상화 뉴로 널 단백질 트래 피킹

Ting은 막 단백질 트래 피킹을 시각화하고 정량화하는 향상된 기술을 제안합니다. 그녀는 자극 전에 나타나게되는 뉴런 표면에 존재하는 분자를 구별하기 위해 매우 선택적 인 효소 기반 표지 기술을 개발했습니다. 표지 분자의 공간 분포는 광학 이미징으로 관찰 할 수 있으며 전자 현미경으로 고해상도로 볼 수있다.

EJ Chichilnisky, Ph.D., 솔크 연구소
AM Litke, Ph.D., 산타 크루즈 입자 물리학 연구소

망막 탐색

신경 생물학자인 Chichilnisky와 실험 물리학자인 Litke는 한 번에 수백 개의 뉴런에서 전기 활동을 미세한 공간 및 시간적 규모로 기록하고 자극하는 기술을 공동으로 연구하고 있습니다. 이것은 뉴런의 많은 집단이인지 및 행동을 제어하기 위해 정보를 처리하고 인코딩하는 방법을 연구 할 수있게합니다. 그들은 먼저 망막과 다른 신경 시스템을 연구 할 계획입니다.

Daniel T. Chiu, Ph.D., 워싱턴 대학

공간적 및 일시적으로 단일 신경 세포에 자극 자극 전달

나노 캡슐은 매우 작은 "껍데기"로, 분자처럼 미세한 것을 포함하고 선택한 대상에 전달할 수 있습니다. Chiu는 새로운 형태의 나노 캡슐을 개발 및 완성하고 기존 신경 세포를 정제하여 단일 신경 세포가 어떻게 막 표면에 신호가 도달하는지 연구합니다. 나노 캡슐은 세포 표면 단백질을 매핑하고 수용체가 신호를 보내고 시냅스 전달을 유발하는 방법을 조사하는데 유용 할 것이다.

Susan L. Lindquist, Ph.D., Whitehead Institute for Biomedical Research

신경 퇴행성 질병 및 높은 처리량 스크리닝을위한 효모 모델 시스템의 개발 및 사용

Lindquist는 빵 효모에서 유전자를 연구함으로써 신경 퇴행성 질환을 검사 할 것을 제안합니다. 그녀의 실험실은 효모를 파킨슨 병을 연구하기위한 모델 시스템으로 사용하여 큰 성공을 거두었 기 때문에이 모델을 타액 병 (알츠하이머 병을 포함)과 뇌졸중 성 운동 실조증 -3의 두 가지 질환으로 확장 할 계획입니다.

Daniel L. Minor, Jr., Ph.D., 캘리포니아 대학, 샌프란시스코

자연 및 설계 라이브러리에서 이온 채널 변조기의 직접적인 진화

마이너는 이온 채널을 차단하거나 열어 분자를 확인하는 새로운 접근법을 연구하고 있습니다.이 단백질은 뇌에서 전기 신호 전달의 열쇠입니다. 그는 악의적 인 생물체로부터 천연 펩타이드를 연구하고 테스트를 위해 독성 분자를 만들 것입니다. 자연계를 모방 한 분자를 만들어 광범위하게 이용할 수있게되면 특정 이온 채널에서 작용할 수있는 약물에 대한 검색이 가속화 될 것입니다.

Stephen J. Smith, Ph.D., 스탠포드 대학 의과 대학

연속 단면 주사 전자 현미경에 의한 뇌 회로의 묘사 방법

Smith는 막스 플랑크 연구소 (Max Planck Institute)의 생물 물리학자인 Winfried Denk 박사와 공동 연구 한 21 세기의 현미경을 통해 신경 과학을 활용할 수있는 도구를 설계하고 있습니다. 연구진은 처음으로 전체 뇌 회로를 미세하게 분석 할 수있는 능력을 제공하는 S3EM (Serial-Sectioning Scanning Electron Microscopy) 자동화 방식을 개발하고 있습니다. 스미스는이 현미경으로 분석을 위해 뇌 조직을 얼룩지게하는 방법을 개발하고 있으며, 새로운 기술로 얻을 수있는 엄청난 양의 정보를 분석 할 수있는 전산 도구를 개발하고 있습니다.

Stuart Firestein, Ph.D., 컬럼비아 대학

멤브레인 전압의 유전 적으로 부호화 된 광학 센서

Firestein과 그의 공동 연구자 인 Josef Lazar 박사는 매우 작은 전기 이벤트를 감지하고 많은 수의 셀에서 전압 변화를 동시에 시각화 할 수있는 새로운 유형의 전압 감지 단백질을 테스트 할 것을 제안합니다. 이것은 현재 도달 할 수없는 뇌에서의 정보 처리에 대한 조사 수준을 향상시킬 것입니다.

David Heeger, Ph.D., 뉴욕 대학교

고해상도 fMRI

Heeger와 그의 공동 연구자 인 Souheil Inati는 스탠포드 대학의 과학자 인 John Pauly와 David Ress와 함께 기능적 자기 공명 영상 (fMRI)의 공간 해상도를 향상시켜 fMRI 데이터를 너무 일상적으로 수집 할 수있는 새로운 접근 방식을 채택 할 계획입니다. 매우 높은 해상도. 이 팀은 기존 MRI의 근본적인 문제를 해결하는 것을 목표로합니다.

Paul Slesinger, Ph.D., 마운트 시나이 / 아이칸 의과 대학

뉴런의 신호 전달을 모니터링하기위한 G 단백질 수용체 에너지 전이 (GRET) 시스템

신경 세포 통신의 조절은 화학적 신경 전달 물질이 특정 유형의 G 단백질 - 결합 신경 전달 물질 수용체 (GPCR)에 결합하여 G 단백질을 활성화시킬 때 발생합니다. 신경 세포와의 통신 과정에서 G 단백질 활성의 동적 변화를 연구하기 위해 Slesinger는 형광 공명 에너지 전달 (FRET)의 특성에 기반한 단백질 기반 G 단백질 형광 검출기를 개발할 것을 제안합니다.

Bernardo Sabatini, MD, Ph.D., 하버드 의과 대학

외과 적 연결 구획에서 단백질 번역 분석을위한 광학 도구

뉴런이 커뮤니케이션 채널을 구축하는 방법과 뇌가 정보를 저장하고 리콜하는 방법을 탐구하기 위해 Sabatini는 뉴런이 단백질을 만들 때 빛을내는 분자를 개발하고 살아있는 뇌의 깊은 곳에서 과정을 관찰하기위한 현미경을 개발하고 있습니다.

Karel Svoboda, Ph.D., 콜드 스프링 하버 실험실

높은 시공간 특이성을 갖는 in vivo 시냅스 전달 조절

Svoboda는 시냅스가 뇌 회로를 구성하는 방법에 대한 이해를 돕기 위해 분자 도구를 개발하고 있습니다.

Liqun Luo, Ph.D., 스탠포드 대학교

마우스에서의 단일 뉴런 라벨링 및 유전자 조작

Luo는 신경망이 어떻게 발달 중에 조립되고 나중에 경험에 의해 수정되는지를 배우기 위해 생쥐에서 단일 뉴런을 조작하고 추적하는 유전자 방법을 연구하고 있습니다.

A. David Redish, Ph.D .; Babak Ziaie, Ph.D.; 과 Arthur G. Erdman, Ph.D., 미네소타 대학교

깨어있는 무선 앙상블의 무선 녹음, 쥐 행동

신경 과학자, 전기 기술자 및 기계 공학자 인 공동 작업자는 학습 및 행동에 대한 이해를 높이기 위해 깨어있는 행동하는 쥐에게서 신경 연결 스파이크 열차를 기록하는 무선 방법을 개발하고 있습니다.

헬렌 M. 블라 우, 스탠포드 대학교의 박사

중추 신경계에 최소 침윤성, 조절 유전자 전달

Blau의 연구실은 질병을 표적 할 수있는 유전자로 조작 된 골수 세포를 사용하여 중추 신경계에 치료 유전자를 전달하는 새로운 방법을 연구하고 있습니다.

그레이엄 CR 엘리스 - 데이비스, Ph.D., MCP Hahnemann University

신경 전달 물질의 2 광자 포집에 의한 살아있는 뇌 절편의 신경 수용기 기능 영상

엘리스 - 데이비스 (Ellis-Davies)는 집중 조명의 강렬한 플래시에 의해 활성화 될 때까지 생물학적으로 비활성 인 신경 전달 물질의 형태를 고안하여 이전에는 볼 수 없었던 뇌 기능의 측면을 이미지화하는 혁신적인 방법을 개발하고 있습니다.

드웨인 고드윈, 웨이크 포레스트 대학교 의과 대학 약학 박사

바이러스 성 DNA와의 기능적 연결 고리를 밝힙니다.

세포에 바이러스 DNA를 주입하고, 화학적으로 바이러스를 표시하고, 연결된 세포로 퍼지는 것을 추적함으로써, Godwin은 뇌의 신경 세포가 메시지를 보내고받는 방법을 밝힐 수있는 새로운 방법을 모색하고 있습니다.

김성기, Ph.D., 미네소타 의과 대학

생체 내 관류 기반 칼럼 - 해상도 fMRI 개발

Kim은 뇌 활동을 더 자세히 연구하기 위해 기능성 자기 공명 영상의 힘을 높이기 위해 노력하고 있습니다.

스티븐 리파드, 매사추세츠 공과 대학의 Ph.D.

신경 화학 시그널을 조사하기위한 아연 센서 개발을위한 합성 화학

Lippard는 살아있는 세포에서 아연 이온과 산화 질소를 검출하고 공간 패턴을 밝힐 수있는 새로운 형광 센서를 합성하고 있습니다.

Partha Mitra, Ph.D., Richard Andersen, Ph.D., 캘리포니아 공과 대학교

Parietal Reach Region에서 실시간으로 인구 코드 기록 및 판독 기술 개발

Mitra와 Andersen은 신경 작용과 행동 사이의 관계를 궁극적으로 해독하기 위해 수학적 기법을 사용하여 뉴런의 앙상블 활동을 분석합니다.

윌리엄 뉴섬, Ph.D., Mark Schnitzer, Ph.D., 스탠포드 대학 의과 대학

광섬유 및 광학 결맞음 단층 촬영으로 연구 된 Vivo Brain Dynamics

Schnitzer와 Newsome (특별 상장, $ 50,000 상장)은 기록 사이트를 현지화하고, 분자 마커의 분포를 매핑하고, 정확한 빛 사용으로 뇌 활동 패턴을 모니터링함으로써 뇌 역학을 연구하고 있습니다.

티모시 라이언, Ph.D., 코넬 대학 Weill 의과 대학, Gero Miesenböck 박사, Memorial Sloan Kettering Cancer Center

시냅스 활동의 pH 기반 광학 센싱의 설계와 응용

과학자들은 산도의 변화에 대한 민감도를 기반으로 시냅스 활동의 새로운 형광 지시자를 개발하고 있습니다.

다니엘 턴불, Ph.D., 뉴욕 대학교 의과 대학

마우스 두뇌에서의 연결의 마이 그 레이션의 생체 내 μMR 이미징

Turnbull은 개발중인 마우스 두뇌에서 뉴런의 이동을 시각화하고, 새로운 뉴런을 표시하고, 자기 공명 마이크로 이미징을 사용하여 며칠 동안 손상되지 않은 동물을 추적하는 새로운 이미징 방법을 개발하고 있습니다.

마이클 E. 그린버그, Ph.D., Ricardo E. Dolmetsch, 보스턴 아동 병원

손상되지 않은 뉴런에서 전사 및 번역의 시간 및 공간 제어 연구를위한 새로운 기술

과학자들은 분자 증폭기와 형광 검출을 사용하여 살아있는 신경 세포의 유전자 활동을 시각화하는 방법을 개발하여 유전자가 서로 어떻게 영향을 미치는지 확인합니다.

Paul W. Glimcher, Ph.D., 뉴욕 대학교

실험용 신경 방사선 촬영

Glimcher의 연구는 깨어있는 활성 영장류의 두뇌에 녹음 전극을 정확하게 배치 할 수 있도록 진단용 초음파를 탐구합니다.

레슬리 C. 그리피스, MD, Ph.D., Jeffrey C. Hall, Brandeis University 박사

실시간 신호 변환 센서

그리피스와 홀 (Griffith and Hall)은 생과실 파리의 개개의 신경 세포에 도입 될 수있는 유전 센서를 개발하고 있는데, 세포가 행동 역할을 수행하기 위해 모집되는시기를 결정하기위한 노력이다.

워렌 S. 워렌, Ph.D., 프린스턴 대학교

제로 양자 기능 자기 공명 영상

워렌의 대담한 이니셔티브는 fMRI를 더욱 강력하게 만들고 100 배 이상의 해상도를 제공함으로써 뇌의 활성 영역을 훨씬 더 세밀하고 대조적으로 밝힐 수 있도록 해줍니다.