3 de dezembro de 2019
O McKnight Endowment Fund for Neuroscience selecionou quatro projetos para receber o Prêmio 2020 de Memória e Distúrbios Cognitivos. Os prêmios totalizarão $1,2 milhões ao longo de três anos para pesquisas sobre a biologia de doenças cerebrais, com cada projeto recebendo $300.000 entre 2020 e 2023.
Os prêmios Memory and Cognitive Disorders (MCD) apoiam pesquisas inovadoras de cientistas norte-americanos que estudam doenças neurológicas e psiquiátricas, especialmente aquelas relacionadas à memória e à cognição. Os prêmios incentivam a colaboração entre a neurociência básica e clínica para traduzir descobertas laboratoriais sobre o cérebro e o sistema nervoso em diagnósticos e terapias para melhorar a saúde humana.
“Estamos entusiasmados em selecionar alguns dos melhores cientistas e seu trabalho no país este ano”, disse Ming Guo, MD, Ph.D., presidente do comitê de premiação e professor de Neurologia e Farmacologia na UCLA David Geffen School of Medicine . “Esses cientistas estão abordando questões relacionadas a como a anestesia geral e o sono afetam a memória e como a memória funciona no nível básico. Juntos, pretendemos compreender a neurobiologia subjacente da memória e dos distúrbios cerebrais que um dia se traduzirão na cura de alguns dos distúrbios cerebrais mais devastadores que afligem milhões de pessoas no mundo”.
Os prêmios são inspirados nos interesses de William L. McKnight, que fundou a Fundação McKnight em 1953 e queria apoiar pesquisas sobre doenças que afetam a memória. Sua filha, Virginia McKnight Binger, e o conselho da Fundação McKnight estabeleceram o programa de neurociência McKnight em sua homenagem em 1977.
Até quatro prêmios são concedidos a cada ano. Os premiados deste ano são:
Ehud Isacoff, Ph.D., Presidente Evan Rauch, Departamento de Neurociências, Universidade da Califórnia, Berkeley; e Dirk Trauner, Ph.D. Janice Cutler Cátedra de Química e Professora Adjunta de Neurociências e Fisiologia, Universidade de Nova York – Fotoativação de receptores de dopamina em modelos de doença de Parkinson: Trauner estão investigando se moléculas fotossensíveis de design especializado podem ser introduzidas no cérebro de camundongos (cuja recepção de dopamina foi prejudicada de uma forma que se assemelha à doença de Parkinson) e ter sua função cognitiva restaurada por meio da ativação da luz. .
Mazen Kheirbek, Ph.D., Professor Assistente de Psiquiatria, Centro de Neurociência Integrativa, Universidade da Califórnia, São Francisco; e Jonas Chan, Ph.D., Professor de Neurologia, Instituto Weill de Neurociências, Universidade da Califórnia, São Francisco – Nova Formação de Mielina na Consolidação de Sistemas e Recuperação de Memórias Remotas: A pesquisa do Dr. Kheirbek e do Dr. Chan explora por que algumas memórias são mais fáceis de lembrar do que outras; o foco está no desenvolvimento diferente das bainhas de mielina ao redor dos axônios de alguns neurônios durante o condicionamento contextual.
Thanos Siapas, Ph.D., Professor de Computação e Sistemas Neurais, Divisão de Biologia e Engenharia Biológica, Instituto de Tecnologia da Califórnia – Dinâmica de Circuitos e Consequências Cognitivas da Anestesia Geral: Dr. Siapas busca obter uma compreensão mais profunda de como funciona a anestesia geral e como ela afeta o cérebro; para o projeto, ele planeja registrar a atividade cerebral de ratos anestesiados e usar o aprendizado de máquina para descobrir padrões, bem como estudar os efeitos da anestesia a longo prazo.
Carmem Westerberg, Ph.D., Professor Associado, Departamento de Psicologia, Texas State University; e Ken Paller, Ph.D. Professor de Psicologia e Cátedra James Padilla em Artes e Ciências, Departamento de Psicologia, Northwestern University – A Fisiologia Superior do Sono Contribui para a Função Superior da Memória? Implicações para combater o esquecimento: Dr. Westerberg e Dr. Paller estão explorando o papel do sono na consolidação da memória, estudando indivíduos com memória autobiográfica altamente superior. Analisar como o sono deles difere do da população em geral pode permitir pesquisas futuras que beneficiem aqueles que sofrem perda de memória.
Com 100 cartas de intenções recebidas este ano, os prêmios são altamente competitivos. Um comitê de cientistas ilustres analisa as cartas e convida alguns pesquisadores selecionados a apresentarem propostas completas. Além do Dr. Guo, o comitê inclui Sue Ackerman, Ph.D., Universidade da Califórnia, San Diego; Susanne Ahmari, MD, Ph.D., Faculdade de Medicina da Universidade de Pittsburgh; Robert Edwards, MD, Universidade da Califórnia, São Francisco; Harry Orr, Ph.D., Universidade de Minnesota; Steven E. Petersen, Ph.D., Universidade de Washington em St. Louis; e Matthew Shapiro, Ph.D., Albany Medical Center.
As cartas de intenção para os prêmios de 2021 deverão ser entregues até 2 de março de 2020.
Sobre o McKnight Endowment Fund for Neuroscience
O McKnight Endowment Fund for Neuroscience é uma organização independente financiada exclusivamente pela Fundação McKnight de Minneapolis, Minnesota, e liderada por um conselho de neurocientistas proeminentes de todo o país. A Fundação McKnight apoia pesquisas em neurociências desde 1977. A Fundação criou o Endowment Fund em 1986 para levar a cabo uma das intenções do fundador William L. McKnight (1887–1978), um dos primeiros líderes da 3M Company.
O Fundo de Doação concede três tipos de prêmios a cada ano. Além dos Prêmios de Memória e Distúrbios Cognitivos, eles são os Prêmios McKnight de Inovações Tecnológicas em Neurociências, que fornecem capital inicial para desenvolver invenções técnicas para avançar na pesquisa do cérebro; e o McKnight Scholar Awards, que apoia neurocientistas nos estágios iniciais de suas carreiras de pesquisa.
Prêmio McKnight de Memória e Distúrbios Cognitivos 2020
Ehud Isacoff, Ph.D., Presidente Evan Rauch, Departamento de Neurociências, Universidade da Califórnia, Berkeley; e Dirk Trauner, Ph.D. Janice Cutler Cátedra de Química e Professora Adjunta de Neurociências e Fisiologia, Universidade de Nova York
“Fotoativação de receptores de dopamina em modelos de doença de Parkinson”
A dopamina é geralmente conhecida por sua associação com a criação de sensações positivas ou por seu papel no vício. Mas, na verdade, a dopamina desempenha uma vasta gama de funções, e existem cinco tipos diferentes de receptores de dopamina encontrados nas células cerebrais, cada um dos quais tem muitos efeitos complicados relacionados com o movimento, a aprendizagem, o sono e muito mais. Além de ser um distúrbio do movimento, a doença de Parkinson também é um distúrbio cognitivo e é causada pela perda de entrada de dopamina.
Drs. Isacoff e Trauner estão explorando novas maneiras de controlar com precisão a ativação dos receptores de dopamina no cérebro, que imitam a perda de recepção encontrada em pacientes com Parkinson. A abordagem do laboratório usa um ligante fotossensível sintético (PTL) – essencialmente, um imitador de dopamina preso por uma trela a uma âncora, que por sua vez se ligará apenas a receptores de dopamina específicos em células específicas. Os PTLs são introduzidos no cérebro e os fios ópticos fornecem pulsos de luz diretamente às áreas onde os PTLs estão, semelhante à configuração usada para fornecer impulsos elétricos na estimulação cerebral profunda. Os experimentos observarão se os animais que tiveram a sinalização de dopamina interrompida podem recuperar o controle do movimento usando PTLs direcionados e luz – reativando instantaneamente e com precisão a função com o toque de um botão, sem os efeitos colaterais indesejados das soluções farmacológicas.
A pesquisa conduzida pelos Drs. Isacoff e Trauner aperfeiçoarão o processo de desenvolvimento e entrega desses PTLs e potencialmente demonstrarão sua eficácia. Isto poderia resultar em uma nova classe de tratamentos não apenas para o Parkinson, mas também potencialmente para outros distúrbios cerebrais.
Mazen Kheirbek, Ph.D., Professor Assistente de Psiquiatria, Centro de Neurociência Integrativa, Universidade da Califórnia, São Francisco; e Jonah Chan, Ph.D., Professor de Neurologia, Instituto Weill de Neurociências, Universidade da Califórnia, São Francisco
“Nova formação de mielina na consolidação de sistemas e recuperação de memórias remotas”
O cérebro muda fisicamente à medida que recebe e armazena dados – como se você abrisse um computador depois de salvar dados e descobrisse que um fio ficou mais grosso ou se estendeu para um circuito próximo também. Este processo ocorre nomeadamente na formação de bainhas de mielina em torno dos axónios (uma parte dos neurónios), que demonstrou desempenhar um papel no aumento da eficiência da comunicação dentro e entre os circuitos neuronais, o que pode facilitar a recordação de algumas memórias.
O que não se sabe é se essas bainhas se formam em torno de axônios mais relacionados a algumas memórias do que a outras. Kheirbek e Chan estão explorando esse processo, buscando entender se os axônios dos conjuntos neuronais ativados por experiências de medo são preferencialmente mielinizados – essencialmente, tornando as memórias traumáticas mais fáceis de lembrar – e como esse processo funciona e pode ser manipulado. Uma pesquisa preliminar descobriu que o condicionamento do medo resultou num aumento de células que são precursoras da formação de mielina, e que este processo estava envolvido na consolidação a longo prazo das memórias de medo.
Um experimento irá marcar quais células são ativadas durante o condicionamento contextual do medo e observar a mielinização nessas células; então, os pesquisadores manipularão a atividade elétrica de circuitos distintos para determinar o que causa a ocorrência da mielinização adicional. Experimentos adicionais observarão se os camundongos que tiveram a formação de nova mielina suprimida exibem as mesmas respostas de medo que os camundongos com formação normal de mielina. Um terceiro experimento observará todo o processo com imagens ao vivo de alta resolução durante um longo período. A pesquisa pode ter implicações para condições como o Transtorno de Estresse Pós-Traumático, onde memórias traumáticas e respostas ao medo são ativadas, ou distúrbios de memória onde a recordação é perturbada.
Thanos Siapas, Ph.D., Professor de Computação e Sistemas Neurais, Divisão de Biologia e Engenharia Biológica, Instituto de Tecnologia da Califórnia
“Dinâmica de circuitos e consequências cognitivas da anestesia geral”
Embora a anestesia geral (AG) tenha sido uma bênção para a medicina ao permitir cirurgias que seriam impossíveis em pacientes acordados, as formas exatas como a GA afeta o cérebro e seus efeitos a longo prazo são pouco compreendidos. Siapas e sua equipe estão procurando expandir nosso conhecimento fundamental sobre os efeitos do GA no cérebro em uma série de experimentos, abrindo a porta para pesquisas adicionais sobre a função e aplicação do GA que poderão algum dia levar a seu melhor uso em humanos.
Siapas pretende usar gravações multieletrodos para monitorar a atividade cerebral durante a anestesia e empregar abordagens de aprendizado de máquina para detectar e caracterizar padrões nos dados neurais. A equipe registrará a atividade durante a indução e emergência do GA, bem como durante o estado estacionário, para determinar exatamente por quais estados o cérebro passa. Esta investigação pode ser especialmente útil para compreender e ajudar a prevenir a consciência interoperatória, uma situação em que os pacientes por vezes se tornam conscientes do que está a acontecer, mas não conseguem mover-se, o que pode levar a traumas graves.
Um experimento final examinará o impacto cognitivo de longo prazo do GA. Muitas pessoas experimentam impactos cognitivos de curto prazo após a anestesia, mas uma pequena porcentagem sofre comprometimento cognitivo permanente ou de longo prazo. A equipe manipulará a administração de GA (novamente em camundongos), depois testará os déficits de aprendizagem ou cognição e registrará a atividade cerebral associada a esses déficits.
Carmen Westerberg, Ph.D., Professora Associada, Departamento de Psicologia, Texas State University; e Ken Paller, Ph.D., Professor de Psicologia e James Padilla Chair em Artes e Ciências, Departamento de Psicologia, Northwestern University
“A fisiologia superior do sono contribui para a função superior da memória? Implicações para combater o esquecimento”
Drs. Westerberg e Paller e sua equipe esperam obter informações sobre o processo de esquecimento estudando a fisiologia do sono de pessoas que quase nunca esquecem. Estes indivíduos, que têm uma condição chamada “memória autobiográfica altamente superior”, ou HSAM, conseguem lembrar-se sem esforço dos mínimos detalhes de cada dia das suas vidas com igual clareza, quer tenham acontecido na semana passada ou há 20 anos. Em comparação, a maioria dos humanos consegue lembrar-se da mesma quantidade de detalhes que aqueles com HSAM durante algumas semanas, mas, além disso, lembram-se apenas de momentos altamente significativos em detalhes.
A fisiologia do sono é proposta como uma possível diferença entre aqueles com HSAM e aqueles sem. Sabe-se que o sono desempenha um papel importante na consolidação da memória, e um estudo humano detalhado da atividade cerebral durante o sono de indivíduos com HSAM e controle irá registrar, comparar e analisar os padrões de oscilações lentas (ligadas à consolidação da memória), fusos do sono (também ligados à consolidação e registrados em níveis elevados em indivíduos com HSAM) e as formas como eles co-ocorrem.
Um segundo estudo apresenta uma faixa de cabeça fácil de usar que permitirá aos participantes medir os dados do sono e da memória em casa durante um período de um mês, para determinar se a fisiologia do sono aprimorada durante várias noites contribui para uma memória superior para eventos que aconteceram em um mês. anterior. Além disso, ao orientar a reativação de memórias que não são de natureza autobiográfica com sinais sonoros apresentados durante o sono, este estudo ajudará a revelar se a fisiologia aprimorada do sono em indivíduos com HSAM também pode melhorar a memória para memórias não autobiográficas. Drs. Westerberg e Paller esperam que, ao descobrir como funciona a memória altamente superior, possamos descobrir padrões naqueles que sofrem de função de memória abaixo do ideal, como aqueles que sofrem da doença de Alzheimer, e talvez encontrar novas maneiras de compreender e tratar as condições.
