16 de julho de 2018
A Fundação McKnight anunciou os três beneficiários de $600.000 em financiamento por meio do Prêmio McKnight de Inovação Tecnológica em Neurociências 2018, reconhecendo esses projetos por seu potencial para expandir as tecnologias disponíveis no campo da neurociência. Cada um dos projetos reconhecidos receberá um total de $200.000 nos próximos dois anos, avançando no desenvolvimento de tecnologias inovadoras usadas para mapear, monitorar e modelar a função cerebral. Os premiados de 2018 são:
- Michale S. Fee, Ph.D., do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, pelo trabalho em um microscópio especialmente miniaturizado para observar a atividade neural em pássaros canoros, além de uma nova tecnologia de processamento de dados para apoiá-lo, oferecendo visualizações sem precedentes de um cérebro enquanto ele aprende.
- Marco Gallio, Ph.D., da Northwestern University, cujo projeto envolve a criação de novos métodos para religar as conexões sinápticas nos cérebros vivos das moscas-das-frutas e validá-las explorando ligações entre o comportamento aprendido e o inato.
- Sam Sober, Ph.D., da Emory University, e Muhannad Bakir, Ph.D., do Georgia Institute of Technology, estão desenvolvendo uma nova classe de conjuntos de eletrodos flexíveis com processamento de dados integrado que pode registrar um grande número de picos nas fibras musculares de pássaros e mamíferos que se comportam livremente, para obter novos insights sobre como os sinais cerebrais controlam o comportamento.
(Saiba mais sobre cada um desses projetos de pesquisa abaixo.)
Sobre o McKnight Technology Awards
Desde a fundação do Technology Award em 1999, o McKnight Endowment Fund for Neuroscience contribuiu com mais de $13 milhões para tecnologias inovadoras para a neurociência. O Fundo de Doação está especialmente interessado em trabalhos que adotem abordagens novas e inovadoras para aprimorar a capacidade de manipular e analisar a função cerebral. As tecnologias desenvolvidas com o apoio de McKnight devem, em última análise, ser disponibilizadas a outros cientistas.
“Mais uma vez, foi emocionante ver a engenhosidade em ação no desenvolvimento de novas neurotecnologias”, disse Markus Meister, Ph.D., presidente do comitê de premiação e professor de Ciências Biológicas Anne P. e Benjamin F. Biaggini na Caltech. . “Os prêmios deste ano patrocinam uma gama inspiradora de projetos: desde microscópios portáteis miniaturizados até eletrodos flexíveis que podem rastrear sinais musculares em um animal em movimento, até uma caixa de ferramentas molecular que permitirá literalmente uma religação do cérebro. A inovação na ciência do cérebro está viva e bem.”
O comitê de seleção deste ano também incluiu Adrienne Fairhall, Timothy Holy, Loren Looger, Liqun Luo, Mala Murthy e Alice Ting, que escolheram o McKnight Technological Innovations in Neuroscience Awards 2018 entre um grupo altamente competitivo de 97 candidatos.
As cartas de intenção para o prêmio Inovações Tecnológicas em Neurociências 2019 serão entregues na segunda-feira, 3 de dezembro de 2018. Para obter mais informações sobre os prêmios, visite www.mcknight.org/programs/the-mcknight-endowment-fund-for-neuroscience/technology-awards
PRÊMIOS DE INOVAÇÕES TECNOLÓGICAS EM NEUROCIÊNCIA 2018 MCKNIGHT
Michale S. Fee, Ph.D., Glen V. e Phyllis F. Dorflinger Professor de Neurociência Computacional e de Sistemas, Departamento de Ciências do Cérebro e Cognitivas, Instituto de Tecnologia de Massachusetts; e investigador, Instituto McGovern de Pesquisa do Cérebro
“Novas tecnologias para imagens e análise de trajetórias neurais no espaço de estados em pequenos animais que se comportam livremente”
Estudar a atividade neural no cérebro de animais é um desafio de longa data para os pesquisadores. As abordagens atuais são imperfeitas: o tamanho atual dos microscópios exige que a atividade dos animais seja restrita, e esses microscópios oferecem um campo de visão limitado dos neurônios. Ao fazer avanços na miniaturização de microscópios, o Dr. Fee e seu laboratório estão desenvolvendo as ferramentas necessárias para ver o que está acontecendo no cérebro de um animal enquanto ele está livre para realizar comportamentos naturais.
O microscópio montado na cabeça permite ao Dr. Fee observar mudanças nos cérebros dos pássaros juvenis à medida que aprendem a cantar suas canções. À medida que ouvem, repetem e aprendem, o Dr. Fee documenta os circuitos neurais que se desenvolvem como parte desse complexo processo de aprendizagem. Esses circuitos estão relacionados a circuitos humanos que se formam durante o aprendizado complexo de sequências motoras, como aprender a andar de bicicleta, e são interrompidos em certas condições, incluindo a doença de Parkinson. Dado o seu objetivo de documentar um processo natural de aprendizagem, é de vital importância ser capaz de registrar a atividade neural durante comportamentos naturais.
Além da miniaturização, o novo microscópio terá a capacidade de registar uma ordem de grandeza de mais neurónios do que outras técnicas utilizadas em animais de comportamento livre e será emparelhado com novas análises de dados que permitirão aos investigadores fazer observações em tempo real e ajustar as suas experimentos, acelerando o processo de pesquisa. Terá aplicações amplas e imediatas para pesquisadores que exploram todos os tipos de comportamentos cerebrais em pequenos animais.
Marco Gallio, Ph.D., Professor Assistente, Departamento de Neurobiologia, Northwestern University
“Religando conexões no cérebro vivo”
Esta pesquisa visa expandir nossa compreensão de como o cérebro funciona, permitindo que os cientistas podem seletivamente as conexões sinápticas e encorajem novas conexões entre os neurônios. Esta religação do cérebro permitirá aos investigadores compreender com mais precisão quais as ligações que desempenham um papel em subconjuntos específicos de efeitos neurológicos.
Cada neurônio dentro de um circuito cerebral se conecta a vários alvos. Cada alvo pode ter uma função única e, portanto, processar as mesmas informações recebidas de uma maneira completamente diferente. Por exemplo, alguns neurónios específicos no cérebro da mosca da fruta transportam informações sobre o ambiente externo que são utilizadas para fugir rapidamente de ameaças iminentes (um comportamento inato), mas também para produzir associações duradouras através da aprendizagem.
A tecnologia proposta permitirá aos pesquisadores identificar as conexões que são críticas para cada processo, removendo seletivamente as sinapses para os centros de aprendizagem, deixando todas as outras conexões intactas. O projeto visa usar a engenharia genética para produzir proteínas projetadas que irão mediar a repulsão ou a atração/adesão entre parceiros sinápticos geneticamente definidos no cérebro intacto de animais vivos. Além de provar que esse tipo de religação cerebral é possível, a pesquisa resultará em novas linhagens de moscas-das-frutas com genética única que poderão ser imediatamente compartilhadas com outros pesquisadores. Por definição, estas ferramentas podem ser facilmente modificadas para utilização em qualquer modelo animal ou aplicadas a diferentes partes do cérebro, permitindo toda uma nova classe de estudos neurológicos com implicações profundas para a nossa compreensão de como funciona o cérebro humano.
Sam Sober, Ph.D., Professor Associado, Departamento de Biologia, Emory University; e Muhannad Bakir, Ph.D., Professor, Escola de Engenharia Elétrica e de Computação e Diretor Associado, Centro de Interconexão e Embalagem, Instituto de Tecnologia da Geórgia
“Matrizes de eletrodos flexíveis para gravações em larga escala de picos de fibras musculares em ratos e pássaros canoros com comportamento livre”
A nossa compreensão de como o cérebro coordena a actividade muscular durante o comportamento qualificado tem sido limitada pela tecnologia utilizada para registar essa actividade – normalmente, fios inseridos nos músculos que só conseguem detectar a actividade somada de muitos sinais individuais que o sistema nervoso utiliza para controlar os músculos. Drs. Sober e Bakir estão desenvolvendo o que é, em essência, um conjunto de sensores de “alta definição” (uma coleção de muitos pequenos sensores) que resolve muitos desses problemas, permitindo aos pesquisadores detectar e registrar sinais elétricos muito precisos de fibras musculares individuais.
O sensor proposto possui muitos detectores que registram um músculo sem danificá-lo. (Abordagens anteriores dependiam de fios que poderiam danificar os músculos quando inseridos, especialmente músculos pequenos usados em habilidades motoras finas.) As matrizes são fabricadas a partir de materiais flexíveis que se ajustam ao formato de um músculo e mudam de formato conforme o animal se move. Além disso, como as matrizes coletam exponencialmente mais dados do que os dispositivos anteriores, elas possuem circuitos integrados para coletar e empacotar dados antes de transmitir os sinais ao computador do pesquisador.
Uma versão protótipo da matriz já revelou novos insights: anteriormente, acreditava-se que o sistema nervoso controlava a atividade muscular regulando apenas o número total de picos elétricos enviados a um músculo. Mas a detecção precisa revelou que variações de milissegundos nos padrões de tempo de múltiplos picos mudam a forma como os músculos controlam o comportamento. As novas matrizes serão projetadas para uso em ratos e pássaros canoros e nos ajudarão a compreender o controle neural de muitos comportamentos qualificados diferentes e, potencialmente, fornecerão novos insights sobre distúrbios neurológicos que afetam o controle motor.
