Hulyo 22, 2019
Ang McKnight Endowment Fund para sa Neuroscience (MEFN) ay nagpahayag ng tatlong tatanggap na $ 600,000 sa pagpopondo ng grant sa pamamagitan ng 2019 MEFN Technology Awards, na kinikilala ang mga proyektong ito para sa kanilang kakayahan na baguhin ang pundamental na paraan ng pagsasaliksik ng neuroscience. Ang bawat isa sa mga proyekto ay makakatanggap ng isang kabuuang $ 200,000 sa susunod na dalawang taon, pagsulong sa pagpapaunlad ng mga groundbreaking na teknolohiya na ginagamit upang mapa, subaybayan at modelo ng pagpapaandar ng utak. Ang 2019 awardees ay:
- Gilad Evrony, MD, Ph.D. ng New York University Langone Health, sino ang bumubuo ng mga pangunahing mga bagong single-cell na teknolohiya upang mag-map natural na nagaganap na genetic mutations sa maraming mga indibidwal na mga selula ng utak ng tao upang masubaybayan ang kanilang mga lineage at lumikha ng isang uri ng "family tree" ng iba't ibang mga uri ng cell ng utak.
- Si Iaroslav 'Alex' Savtchouk, Ph.D., ng Marquette University, na ang proyekto ay nagsasangkot ng isang paraan sa aktibidad ng utak ng imahe sa tatlong sukat sa mas mataas na resolution at mas mabilis kaysa sa posible bago, na nagpapahintulot sa isang mas kumpletong larawan ng kung ano ang nangyayari sa buhay na talino na tumutugon sa stimuli.
- Nanthia Suthana, Ph.D., ng University of California, Los Angeles, na ang koponan ay nagpapaunlad ng isang protocol upang makipag-usap sa ilang mga aparato na nakatanim sa utak ng tao bilang bahagi ng medikal na paggamot at upang makuha ang malalim na utak aktibidad data mula sa mga kawani na tao sa ilalim ng tubig sa virtual katotohanan at augmented katotohanan kapaligiran.
(Matuto nang higit pa tungkol sa bawat isa sa mga proyektong ito sa pananaliksik sa ibaba.)
Tungkol sa Mga Gantimpala sa Teknolohiya
Dahil ang award ng Teknolohiya ay itinatag noong 1999, ang MEFN ay nag-ambag ng higit sa $ 13.5 milyon sa mga makabagong teknolohiya para sa neuroscience sa pamamagitan ng mekanismo ng award na ito. Ang MEFN ay lalo na interesado sa trabaho na tumatagal ng mga bago at nobelang diskarte sa pagsulong ng kakayahan upang manipulahin at pag-aralan ang utak function. Ang mga teknolohiya na binuo kasama ang suporta ng McKnight ay dapat na magamit sa ibang mga siyentipiko.
"Muli, nakakatuwa na makita ang katalinuhan sa trabaho sa pag-unlad ng mga bagong neurotechnologies," sabi ni Markus Meister, Ph.D., chair of the awards committee at ang Anne P. at Benjamin F. Biaggini propesor ng biological sciences sa Caltech . "Sa taong ito, lalo kaming nalulugod na isponsor ang ilang mga pagpapaunlad na naglalayong sa utak ng tao, mula sa isang paraan na sumusubaybay sa lahi ng indibidwal na mga cell ng nerbiyo sa isang aparato para sa pagbabasa at pagsusulat ng mga signal ng neural sa malayang paglalakad ng mga pasyente."
Kasama rin sa komite sa pagpili ng taon na ito ang Adrienne Fairhall, Timothy Holy, Loren Looger, Mala Murthy, Alice Ting, at Hongkui Zeng, na pumili ng McKnight Technological Innovations sa Neuroscience Awards ngayong taon mula sa isang mataas na mapagkumpitensyang pool ng 90 aplikante.
Ang mga liham ng layunin para sa award ng 2020 teknolohikal na Innovations ay dapat na Lunes, Disyembre 2, 2019. Ang isang anunsyo tungkol sa 2020 na proseso ay lalabas sa Setyembre. Para sa karagdagang impormasyon tungkol sa mga parangal, pakibisita www.mcknight.org/programs/the-mcknight-endowment-fund-for-neuroscience/technology-awards
2019 McKnight Technological Innovations sa Neuroscience Awards
Gilad Evrony, MD, Ph.D., Assistant Professor, Centre para sa Human Genetics at Genomics, Depts. ng Pediatrics at Neuroscience & Physiology, New York University Langone Health
"TAPESTRY: Isang Single-cell Multi-omics Technology para sa High-Resolution Lineage Tracing of Human Utility"
Karaniwang kaalaman na ang bawat tao ay nagsisimula bilang isang solong cell na may isang solong hanay ng mga "tagubilin" sa DNA, ngunit ang mga detalye kung paano ang isang cell na nagiging trillions - kabilang ang sampu sa bilyun-bilyong mga selula sa utak - ay hindi pa rin gaanong kilala. Ang pananaliksik ni Dr. Evrony ay naglalayong pagbuo ng teknolohiya na tinatawag na TAPESTRY, na maaaring magpapaliwanag sa prosesong ito sa pamamagitan ng pagbuo ng "family tree" ng mga selula ng utak, na nagpapakita kung aling mga progenitor cell ang nagdudulot ng daan-daang mga uri ng mga mature na selula sa utak ng tao.
Maaaring malutas ng teknolohiya ang ilan sa mga pangunahing isyu na nakaharap sa mga mananaliksik na nag-aaral sa pagpapaunlad ng utak ng tao. Ang pangunahing paraan ng pag-aaral ng pag-unlad sa pamamagitan ng mga lineage ng pagsunod (pagpapasok ng mga marker sa mga selula ng mga hindi pa gulang na hayop at pagkatapos ay pag-aaral kung paano ang mga marker ay nakukuha sa kanilang mga anak) ay imposible sa mga tao dahil ito ay nagsasalakay. Ang nakaraang trabaho ni Dr. Evrony kasama ang mga kasamahan ay nagpakita na ang mga mutasyon na natural na nangyayari ay maaaring gamitin upang sumubaybay sa mga lineage sa utak ng tao. Nilalayon ng TAPESTRY na isulong at sukatin ang pamamaraan na ito sa pamamagitan ng paglutas ng ilang mga limitasyon ng mga kasalukuyang pamamaraan. Una, ang pagkakasunud-sunod ng lahi ay nangangailangan ng mas maaasahang paghihiwalay at paglaki ng mga maliliit na halaga ng DNA ng iisang mga selula. Ikalawa, ang isang detalyadong pag-unawa sa pagpapaunlad ng utak ng tao ay kailangang maging epektibo sa gastos upang pahintulutan ang pag-uulat ng libu-libo o libu-libong indibidwal na mga selula. Sa wakas, kailangan din itong mag-map ng phenotypes ng mga selula - hindi lamang nakikita kung gaano kalapit ang mga cell ay may kaugnayan, kundi pati na rin kung anong mga uri ng mga selula ang mga ito. Ang TAPESTRY ay naglalayong lutasin ang mga hamong ito.
Ang diskarte ni Dr. Evrony ay naaangkop sa lahat ng mga selula ng tao, ngunit may espesyal na interes sa mga sakit sa utak. Kapag ang mga malulusog na mga lineage sa utak ay nai-mapa, maaari silang magamit bilang isang baseline upang makita kung paano naiiba ang pag-unlad ng utak sa mga indibidwal na may iba't ibang mga karamdaman na malamang na lumabas sa pag-unlad, tulad ng autism at schizophrenia.
Iaroslav 'Alex' Savtchouk, Ph.D., Assistant Professor, Kagawaran ng Biomedical Sciences, Marquette University
"Mabilis Panoptical Imaging ng Brain Volumes sa pamamagitan ng Time-tag na Quadrangular Stereoscopy"
Ang mga modernong optical brain imaging techniques ay nagpapahintulot sa pagmamasid ng isang manipis na layer ng utak, ngunit ang imaging ng maraming aktibidad sa utak sa 3-dimensional na espasyo - tulad ng isang dami ng utak - ay napatunayang masyado. Si Dr. Savtchouk ay bumuo ng isang diskarte na nagpapahintulot sa mga mananaliksik upang makita kung ano ang nangyayari hindi lamang sa ibabaw ng isang utak, ngunit malalim sa loob at sa mas mataas na spatio-temporal na resolusyon kaysa sa dati.
Ang proseso ng core - dalawang poton microscopy - Pinipili ang aktibidad ng utak sa pamamagitan ng paghanap ng pag-ilaw sa genetically modified brain cells ng mga laboratoryo na hayop. Sa isang solong laser, ang malalim na impormasyon ay naitala nang napakabagal. Sa pamamagitan ng dalawang laser beams, ang mga mananaliksik ay mahalagang nakakuha ng binokular na paningin - makikita nila kung ano ang mas malapit at mas malayo, ngunit may mga pa rin ang "mga anino" na kung saan walang makikita (halimbawa, kapag ang isang tao ay tumitingin sa isang gilid ng chess board, ang ilang piraso maaaring ma-block ng mas malapit na piraso.) Sinusubukan ni Dr. Savtchouk ang isyung ito sa pagdaragdag ng dalawang karagdagang laser beam, na nagbibigay ng quad-vision at lubos na binabawasan ang mga bulag na lugar. Siya ay din sequencing ang timing ng lasers - na pulso mabilis - kaya mga mananaliksik alam kung saan laser Nakita kung aling mga aktibidad, kritikal sa pagbuo ng isang oras-tumpak na tatlong-dimensional na modelo.
Ang proyekto ni Dr. Savtchouk ay unang nagsasangkot ng pagdidisenyo ng sistema sa mga simulation ng computer, at pagkatapos ay nagpapatunay ng application nito sa mga modelong mouse. Ang kanyang layunin ay upang bumuo ng mga paraan upang i-update ang umiiral na dalawang-photon microscopes parehong sa pamamagitan ng pagdaragdag ng laser beam at sa pamamagitan ng upgrade sa hardware at software, na nagpapahintulot sa mga laboratoryo upang makinabang mula sa teknolohiya nang hindi nagbabayad para sa isang buong bagong sistema.
Nanthia Suthana, Ph.D., Associate Professor, Kagawaran ng Psychiatry at Biobehavioral Sciences, University of California, Los Angeles
"Wireless at Programmable Recording at Stimulation ng Deep Utak Aktibidad sa malayang Paglipat ng mga tao immersed sa Virtual (o Augmented) Reality"
Ang pag-aaral ng pantao neurological phenomena ay nagtatampok ng maraming hamon - ang mga utak ng tao ay hindi maaaring ma-aral nang direkta tulad ng mga talino ng hayop, at mahirap muling likhain (at itala ang mga resulta ng) ang phenomena sa isang setting ng laboratoryo. Nagmumungkahi si Dr Suthana na bumuo ng isang sistema na gumagamit ng virtual at augmented na katotohanan upang lumikha ng makatotohanang mga pangyayari sa pagsubok para sa kanyang mga paksa. Ginagamit niya ang data na naitala ng mga implantable utak na aparato na ginagamit sa paggamot ng epilepsy.
Daan-daang libu-libong tao ang nagtatatag ng mga device na ito, at marami sa mga implanted device ang nagbibigay-daan para sa wireless programming at pagbawi ng data. Ang diskarte ni Dr Suthana ay tumatagal ng bentahe sa huli - ang mga device na ito ay nagtatala ng lahat ng uri ng aktibidad ng malalim na utak, at maaari niyang i-tap ang data na naitala habang ang mga paksa ay nakikipag-ugnayan sa mga eksperimentong VR o AR. Mahalaga, ang mga paksa ay maaaring malayang gumalaw dahil dinadala nila ang monitor ng utak at mag-record ng device sa kanila. Ang pagkuha ng paggalaw at mga biometric na sukat ay maaaring gawin nang sabay-sabay, nagtitipon ng kumpletong larawan ng mga tugon.
Si Dr. Suthana ay nagtatrabaho sa isang multidisciplinary team upang gawin ang sistema ng trabaho; Kasama sa koponan ang mga electrical engineer, physicist, at computer scientist. Ang mga pangunahing katotohanan tulad ng latency ng signal ay dapat na maitatago upang ang data ay maaaring i-synchronize at masukat nang wasto. Sa huli, naniniwala siya na ang malayang pag-uugali ng mga tao na nakikipag-ugnayan sa mga pinaka makatotohanang simulasyong posible ay magpapahintulot sa mga mananaliksik na maunawaan nang mas tumpak kung paano gumagana ang utak. Bilang karagdagan sa pangunahing mga tanong sa neurolohiya - tulad ng kung anong aktibidad ng utak at mga pisikal na tugon ay sinasamahan ng mga partikular na pagkilos o reaksyon sa stimuli - ang sistema ay nagpapakita ng pangako para sa pananaliksik sa post-traumatic stress disorder at iba pang mga kondisyon kung saan ang mga environmental trigger ay maaaring kunwa sa isang kinokontrol na virtual na kapaligiran.
