Mayo 28, 2020
Ang Lupon ng mga Direktor ng The McKnight Endowment Fund para sa Neuroscience ay nalulugod na ipahayag ito na napili ang anim na mga neuroscientist upang makatanggap ng 2020 McKnight Scholar Award.
Ang McKnight Scholar Awards ay ipinagkaloob sa mga batang siyentipiko na sa mga unang yugto ng pagtatatag ng kanilang sariling independiyenteng mga laboratoryo at mga karera sa pananaliksik at nagpakita ng isang pangako sa neuroscience. "Ang mga iskolar sa taong ito ay nagpapakita ng lakas ng modernong neuroscience upang maipalabas ang biology ng utak at isip," sabi ni Kelsey C. Martin, MD, Ph.D, tagapangulo ng komite ng awards at dean ng David Geffen School of Medicine sa UCLA. Mula nang ipinakilala ang parangal noong 1977, ang prestihiyosong award-career ng unang bahagi ng karera ay pinondohan ng higit sa 240 makabagong mga investigator at umusbong daan-daang mga pagtuklas ng pambihirang tagumpay.
"Ang pag-upo ng isang hanay ng mga pamamaraan ng pamamaraan sa magkakaibang mga organismo ng modelo, ang 2020 McKnight Scholars ay sumusulong sa neuroscience ng mga pakikipag-ugnay sa usok at pag-bonding ng magulang-sanggol, na tinukoy ang computational logic ng pagpaplano ng motor sa cerebellum at ang gen regulatory logic ng pagsugpo sa cortex, pagkilala at pag-characterize ng mga nobelang klorido na mga channel sa mga neuron, at paggamit ng mga diskarte na nakabatay sa istraktura upang makabuo ng mga bagong therapeutics na target ang mga tiyak na receptor ng serotonin, "sabi ni Martin. "Sa ngalan ng buong komite, nais kong pasalamatan ang lahat ng mga aplikante para sa McKnight Scholar Awards sa taong ito para sa kanilang makabagong iskolar at mga kontribusyon sa neuroscience."
Ang bawat isa sa mga sumusunod na anim na McKnight Scholar Award ay makakatanggap ng $ 75,000 bawat taon sa loob ng tatlong taon. Sila ay:
Steven Flavell, Ph.D.
Massachusetts Institute of Technology - Cambridge, MA
Elucidating Fundamental Mekanismo ng Gut-Brain Signaling sa C. mga elegante
Ang pag-aaral kung paano nakakaimpluwensya ang bakterya ng gat sa aktibidad ng utak at ugali.
Nuo Li, Ph.D.
Baylor College of Medicine - Houston, TX
Cerebellar Computations Sa Pagpaplano ng Motor
Ang pagsaliksik sa proseso kung saan ang iba't ibang mga bahagi ng utak, kabilang ang cerebellum, ay nakikipag-ugnay upang magplano ng pisikal na paggalaw.
Lauren O'Connell, Ph.D.
Stanford University - Stanford, CA
Mga Neuronal na Batayan ng Parental Engrams sa Brain ng Bata
Pag-aaral kung ano ang nangyayari sa utak ng mga hayop ng sanggol sa panahon ng pag-i-bonding ng magulang, at ang mga epekto ng prosesong ito ng neuronal ay sa hinaharap na pagpapasya at kagalingan sa pagiging nasa hustong gulang.
Zhaozhu Qiu, Ph.D.
Johns Hopkins University - Baltimore, MD
Ang pagtuklas ng Molecular Identity at Function ng Novel Chloride Channels sa Nervous System
Ang pananaliksik sa mga gen na pinagbabatayan ng magkakaibang mga channel ng klorido, at ang kanilang papel sa pag-regulate ng neuronal excitability at synaptic plasticity.
Maria Antonietta Tosches, Ph.D.
Columbia University - New York, NY
Ang Ebolusyon ng Gene Modules at Circuit Motifs para sa Cortical Inhibition
Pag-explore ng ebolusyon ng mga neural circuit sa pamamagitan ng pag-aaral ng mga sinaunang uri ng neuron sa mga hayop na may simpleng talino upang mas mababa ang pangunahing mga prinsipyo ng samahan ng utak at pag-andar.
Daniel Wacker, Ph.D.
Ang Icahn School of Medicine sa Mount Sinai - New York, NY
Pagpapabilis ng Discovery ng droga para sa Cognitive Disorder Sa pamamagitan ng Structural Studies ng isang Serotonin Receptor
Ang pagtukoy ng istraktura ng isang tiyak na serotonin receptor na naka-link sa pag-unawa, at ginagamit ang istraktura na iyon upang makilala ang mga compound na maaaring magbigkis sa receptor sa isang tiyak na paraan upang isulong ang pagtuklas ng mga gamot sa gamot.
Mayroong 58 na mga aplikante para sa McKnight Scholar Awards ngayong taon, na kumakatawan sa pinakamahusay na batang guro ng neuroscience sa bansa. Ang Faculty ay karapat-dapat lamang sa award sa kanilang unang apat na taon sa isang full-time na posisyon sa faculty. Bilang karagdagan kay Martin, kasama sa komite ng pagpili ng Scholar Awards si Dora Angelaki, Ph.D., New York University; Gordon Fishell, Ph.D., Harvard University; Loren Frank, Ph.D., University of California, San Francisco; Mark Goldman, Ph.D., University of California, Davis; Richard Mooney, Ph.D., Duke University School of Medicine; Amita Sehgal, Ph.D., University of Pennsylvania Medical School; at Michael Shadlen, MD, Ph.D., Columbia University.
Ang mga aplikasyon para sa mga parangal sa susunod na taon ay magagamit sa Agosto at darating sa Enero 4, 2021. Para sa karagdagang impormasyon tungkol sa mga programa ng mga parangal sa neuronance ni McKnight, mangyaring bisitahin ang website ng Endowment Fund sa https://www.mcknight.org/programs/the-mcknight-endowment-fund-for-neuroscience
Tungkol sa Ang McKnight Endowment Fund para sa Neuroscience
Ang McKnight Endowment Fund para sa Neuroscience ay isang malayang samahan na pinondohan lamang ng The McKnight Foundation ng Minneapolis, Minnesota, at pinangunahan ng isang lupon ng mga kilalang neuroscientist mula sa buong bansa. Sinuportahan ng McKnight Foundation ang pananaliksik sa neuroscience mula pa noong 1977. Itinatag ng Foundation ang Endowment Fund noong 1986 upang maisagawa ang isa sa mga hangarin ng tagapagtatag na William L. McKnight (1887-1979). Isa sa mga unang pinuno ng 3M Company, nagkaroon siya ng personal na interes sa memorya at mga sakit sa utak at nais na bahagi ng kanyang pamana na ginagamit upang matulungan ang mga lunas. Ang Pondo ng Endowment ay gumagawa ng tatlong uri ng mga parangal bawat taon. Bilang karagdagan sa Mga Gantimpalang Scholar ng McKnight, sila ang McKnight Technological Innovations sa Neuroscience Awards, na nagbibigay ng pera ng binhi upang bumuo ng mga teknikal na imbensyon upang mapahusay ang pananaliksik sa utak; at ang McKnight Neurobiology ng Brain Disorder Awards, para sa mga siyentipiko na nagtatrabaho upang ilapat ang kaalaman na nakamit sa pamamagitan ng translational at klinikal na pananaliksik sa mga sakit sa utak ng tao.
2020 McKnight Scholar Awards
Steven Flavell, Ph.D. Katulong na Propesor, Ang Picower Institute para sa Pagkatuto at Pag-alaala, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA
Elucidating Fundamental Mekanismo ng Gut-Brain Signaling sa C. mga elegante
Sa mga nagdaang taon, nadagdagan ang interes sa mikrobyo ng gat - ang halo ng bakterya na nakatira sa digestive tract - at ang epekto nito sa pangkalahatang kalusugan. Flavell ay magsasagawa ng isang serye ng mga eksperimento upang sagutin ang mga pangunahing katanungan tungkol sa kung paano nakikipag-ugnay ang gat at utak, kung paano ang pagkakaroon ng ilang bakterya ay nagpapa-aktibo sa mga neuron at kung paano nakakaimpluwensya ito sa pag-uugali ng isang hayop. Ang pananaliksik na ito ay maaaring magbukas ng mga bagong linya ng pagtatanong sa microbiome ng tao at kung paano ito nakakaimpluwensya sa kalusugan at sakit ng tao, kabilang ang mga sakit sa neurological at saykayatriko.
Naiintindihan ang kaunti tungkol sa kung paano nakikipag-ugnay ang mekaniko ng gat at utak - kung aling mga neuron ang naisaaktibo sa pagkakaroon ng bakterya? Ano ang kanilang nakita? Ano ang mga senyas na ipinadala nila at saan? At paano pinoproseso ng utak ang mga senyas na ito at gawing pag-uugali? Ang pananaliksik ni Dr. Flavell ay bubuo sa mga tuklas ng kanyang lab na ginawa sa pag-aaral ng C. mga elegante worm, na ang simple at mahusay na tinukoy na sistema ng nerbiyos ay maaaring makabuo ng medyo kumplikadong pag-uugali na madaling pinag-aralan sa lab.
Flavell at ang kanyang koponan ay nakilala ang isang tiyak na uri ng enteric neuron (mga neuron na naglalagay ng gat) na aktibo lamang habang C. mga elegante pakainin ang bakterya. Ang kanyang mga eksperimento ay makikilala ang mga signal ng bakterya na nagpapa-aktibo sa mga neuron, sinusuri ang mga tungkulin ng iba pang mga neuron sa senyas ng utak-utak, at suriin kung paano nakakaapekto ang feedback mula sa utak ng pagtuklas ng mga bakterya ng gat. Halimbawa, ang mga enteric neuron ng C. mga elegante senyas sa utak kapag nakita nila ang bakterya, upang ang uod ay maaaring pabagalin at para sa paggamit. Matutukoy ng mga eksperimento ang mga nuances ng prosesong ito, tulad ng kung paano nagbabago ang pag-sign at pag-uugali kapag puno ang bulate o nakatagpo ng iba't ibang uri ng bakterya, at kung ano ang mangyayari kapag ang aktibidad ng mga neuric ng enteric ay guluhin. Ang pag-unawa sa mga pangunahing proseso ay maaaring makatulong sa pag-unlock sa hinaharap kung paano ang mga bakterya ng gat sa mga tao ay naka-link sa kumplikadong pag-uugali at neurological na estado.
Nuo Li, Ph.D., Katulong na Propesor ng Neuroscience, Baylor College of Medicine, Houston, TX
Cerebellar Computations sa panahon ng Pagplano ng Motor
Ang pag-time ay ang lahat pagdating sa paglipat ng mga kalamnan sa isang nakaplanong paraan. Ang pananaliksik ni Dr. Li ay gumagamit ng isang modelo ng mouse upang galugarin nang mas detalyado kaysa sa mga nakaraang pag-aaral kung ano ang ginagawa ng utak sa panahon ng pagitan ng plano at paggalaw. Ang luma, pinasimple na pagtingin sa utak na ginamit upang maisip ang frontal cortex, kung saan nagaganap ang pangangatuwiran, bilang control center, at cerebellum, isang sinaunang bahagi ng utak, bilang isang tool upang magpadala ng mga signal sa mga kalamnan. Ang pananaw na iyon ay naging mas nakakainis, sa mga mananaliksik na nag-post na ang maraming bahagi ng utak ay kasangkot sa pag-iisip at pagpaplano.
Ang lab ni Dr. Li ay nagsiwalat na ang cortex ng anterior lateral motor (ALM, isang tiyak na bahagi ng cortex ng frontal cortex) at ang cerebellum ay nakakandado sa isang loop habang ang mouse ay nagpaplano ng isang aksyon. Hindi pa rin alam kung ano mismo ang impormasyon na ipinapasa nang paulit-ulit, ngunit naiiba ito sa senyas na talagang nagtutulak sa mga kalamnan. Kung ang koneksyon ay nagambala kahit para sa isang instant sa panahon ng pagpaplano, ang kilusan ay gagawin nang hindi tama. Sa kabilang banda, ang utak ay maaari ring gumamit ng oras na iyon upang mai-convert ang feedback sa pinabuting pagpaplano para sa isang kasunod na paggalaw, ang paraan ng pagsasaayos ng isang manlalaro ng basketball matapos na obserbahan ang isang miss.
Ang mga eksperimento ni Dr. Li ay makakakita ng papel ng cerebellum sa pagpaplano ng motor at tukuyin ang mga anatomical na istruktura na nag-uugnay dito at sa ALM. I-mapa niya ang cerebellar cortex at malaman kung aling mga populasyon ng isang espesyal na uri ng cell na ginamit sa pagkalkula ng cerebellar, na tinatawag na mga Purkinje cells, ay isinaaktibo ng ALM sa pagpaplano ng motor, at kung ano ang mga senyas na ipinapadala nila pabalik-balik habang nagpaplano. Ang isang pangalawang layunin ay galugarin kung anong uri ng pagkalkula ang cerebellum ay nakikibahagi. Ang eksperimento ay gumagamit ng mga daga na sanay na gumawa ng isang tukoy na pagkilos nang ilang oras matapos silang magmasid ng isang senyas. Sa pamamagitan ng pag-obserba kung anong mga bahagi ng utak ang nag-aktibo sa panahon ng anticipatory na iyon kapag ang hayop ay hindi gumagalaw ngunit naghahanda na ilipat, at pagkatapos ay sa pamamagitan ng pagsasaayos ng prosesong iyon, matututo si Li nang higit pa tungkol sa mga sopistikado, pangunahing mga proseso ng utak.
Lauren O'Connell, Ph.D., Katulong na Propesor ng Biology, Stanford University, Stanford, CA
Mga Neuronal na Batayan ng Parental Engrams sa Brain ng Bata
Ang pagbubuklod ng magulang / sanggol ay kritikal para sa kapakanan ng buong pamayanan, sa mga tao pati na rin ang mga hayop. Hindi lamang sinusuportahan nito ang pisikal na kalusugan, nakakaapekto rin ito sa mga pag-uugali at pagpili ng mga indibidwal sa pag-abot nila sa pagtanda. Ang akda ni Dr. O'Connell ay makakatulong na matukoy kung paano nabuo ang mga alaala sa pagkabata bilang bahagi ng proseso ng pag-bonding, ay susubaybayan ang mga alaala ng memorya upang makilala kung paano nakakaapekto sa hinaharap na paggawa ng desisyon, at tuklasin ang epekto ng neurological ng nabalalang bonding.
Ang proyektong ito ay gumagamit ng isang modelong palaka ng lason, napili dahil sa pag-uugali ng bonding ng magulang / sanggol na nakikita sa pagbibigay ng pagkain ng mga magulang. Ang isang karagdagang pakinabang sa modelo ng palaka ng hilo ay ang pisyolohiya ng palaka, na nagbibigay-daan para sa malinaw na pag-obserba ng pag-uugali ng neural. Ang pag-uugali sa pag-uugnay ay sinaunang at lumilitaw sa mga rehiyon ng utak na medyo natipid mula sa mga amphibian hanggang sa mga mammal. Habang may pagsaliksik na sinusuri ang epekto ng pag-bonding mula sa isang pananaw ng magulang, kaunti ang naiintindihan tungkol sa kung paano ito nangyayari sa mga sanggol o epekto sa neurological nito.
Sa mga palaka ay nag-aaral si O'Connell, ang pag-uugali ng bonding ay may kasamang pag-uusap ng mga tadpoles, na humahantong sa magulang na magbigay ng mga hindi natukoy na itlog para sa pagkain. Ang pagtanggap ng pagkain at pag-aalaga ay humahantong sa tadpole upang maipahiwatig sa magulang, na kung saan ay nakakaapekto sa hinaharap na pagpili ng asawa ng tadpole: mas gugustuhin nito ang mga kapares na mukhang tagapag-alaga. Natukoy ng O'Connell ang mga marker ng neuronal na yumayaman sa mga tadpoles na humingi ng pagkain, at natagpuan na ang mga neuron na ito ay magkatulad sa mga naimtim sa isang hanay ng mga isyu sa neurological na may kaugnayan sa pag-aaral at pag-uugali sa lipunan sa mga tao. Ang kanyang pananaliksik ay galugarin ang arkitektura ng neuronal na kasangkot sa pagkilala sa sanggol at pakikipag-ugnay sa mga tagapag-alaga, pati na rin ang aktibidad ng utak kapag gumagawa ng mga pagpipilian sa asawa sa kalaunan, upang makita kung paano nauugnay ang aktibidad ng neuronal sa bawat proseso sa normal na mga kondisyon at kapag ang pag-bonding ay nabalisa.
Zhaozhu Qiu, Ph.D., Katulong na Propesor ng Physiology at Neuroscience, Johns Hopkins University, Baltimore, MD
Ang pagtuklas ng Molecular Identity at Function ng Novel Chloride Channels sa Nervous System
Ang mga channel ng Ion ay ang mga pundasyon para sa utak upang mapanatili ang normal na pag-andar nito. Kinokontrol nila ang potensyal at excitability ng neuronal na lamad pati na rin ang synaptic transmission at plasticity. Sila ay kasangkot sa maraming mga sakit sa neurological at saykayatriko, at sa gayon ang mga pangunahing target sa droga. Karamihan sa mga pananaliksik ay nakatuon sa mga channel ng ion na nagsasagawa ng mga ion na may positibong sisingilin, tulad ng sodium, potassium at calcium. Gayunpaman, ang pag-andar ng mga channel ng ion na nagpapahintulot sa pagpasa ng klorido, ang pinaka-masaganang negatibong singil ng ion, ay nananatiling hindi maunawaan.
Ang isa sa mga pangunahing hamon ay ang hindi kilalang pagkakakilanlan ng mga gen na naka-encode ng ilan sa magkakaibang mga channel ng klorido. Sa pamamagitan ng pagsasagawa ng mga high-throughput genomics screen, kinilala ng Dr. Qiu at ng kanyang koponan sa pananaliksik ang dalawang bagong pamilya ng mga klorida na channel, naisaaktibo ng pagtaas ng dami ng cell at acidic pH, ayon sa pagkakabanggit. Gamit ang isang kumbinasyon ng mga electrophysiological, biochemical, imaging at pag-uugali na pamamaraan, ang pananaliksik ni Dr. Qiu ay naglalayong siyasatin ang pag-andar ng neurological ng mga bagong channel ng ion na ito na nakatuon sa mga pakikipag-ugnay sa neuron-glia, synaptic plasticity, at pag-aaral at memorya.
Qiu ay palawigin ang pamamaraang ito sa iba pang mahiwagang mga channel ng klorido sa utak. Plano rin niyang bumuo ng mga bagong pamamaraan at tool upang masukat at manipulahin ang konsentrasyon ng klorido sa mga antas ng cellular at subcellular sa mga live na cell at hayop, na kasalukuyang nagtatanghal ng isang pangunahing teknikal na sagabal sa larangang ito. Ang kanyang pananaliksik ay magbibigay ng mga pangunahing pananaw sa kung paano ang regulasyon ng klorido sa kinakabahan na sistema. Maaari itong humantong sa mga therapeutics ng nobela para sa mga sakit sa neurological na nauugnay sa pagkakalbo ng klorido.
Maria Antonietta Tosches, Ph.D., Katulong na Propesor, Columbia University, New York, NY
Ang Ebolusyon ng Gene Modules at Circuit Motifs para sa Cortical Inhibition
Maaari itong maging mapang-akit upang tingnan ang utak bilang isang feat sa engineering, na-optimize na idinisenyo upang maisagawa ang mga kumplikadong pag-andar nito. Sa katotohanan, ang mga modernong utak ay nabuo ng isang mahabang kasaysayan ng ebolusyon, kung saan sa anumang punto ng isang ebolusyon na hamon, ang mga umiiral na sangkap ay repurposed, pinarami at pinag-iba-iba. Ang Dr Tosches ay nagsasagawa ng pananaliksik upang maunawaan ang mga prosesong ito at alamin kung anong pangunahing mga sistema ng neural ang na-conserve sa mga vertebrate na hayop na pinaghiwalay ng daan-daang milyong taon ng ebolusyon.
Sa puntong iyon, ginugugol ni Dr. Tosches ang kasaysayan ng ebolusyon ng mga GABAergic neuron, na gumaganap ng isang mahalagang papel na nakaka-inhibit sa sistema ng nerbiyos na nerbiyos. Ang kanyang mga nakaraang eksperimento ay natagpuan ang GABAergic neuron ng mga reptilya at mammal ay katulad ng genetically, na nagpapahiwatig na ang mga uri ng neuron na ito ay mayroon nang mga ninuno ng vertebrate; nagbabahagi rin sila ng mga module ng gene na nauugnay sa mga tukoy na function ng neuronal sa parehong uri ng talino. Sa bagong pananaliksik ng Tosches, matutukoy niya kung ang parehong mga uri ng neuron na ito ay matatagpuan sa simpleng utak ng salamanders.
Ang pananaliksik ay nagsasangkot ng pagkakasunud-sunod ng sampu-sampung libong indibidwal na mga cell mula sa mga salamander na ito at paghahambing ng mga uri ng cell ng GABAergic na natagpuan sa mga mice at pagong, upang makabuo ng isang pinag-isang taxonomy ng mga neuron na ito sa tetrapods. Ang susunod na hakbang ay upang ihambing ang kanilang mga module ng gen upang maunawaan ang mga mekanismo ng genetic na nagbigay ng pagtaas sa GABAergic neuron subtypes. Sa isang pangalawang layunin, ang Tosches at ang kanyang koponan ay magtatala ng aktibidad ng salamander GABAergic neuron na may vivo imaging habang ang mga pag-eksperimento sa pag-uugali, pagsubaybay sa aktibidad ng mga neuron na ito kapag iniharap sa stimuli. Ang gawaing ito ay magpapakilala ng isang ganap na bagong modelo ng hayop sa circuit neuroscience, pagdaragdag sa aming pag-unawa sa kung paano gumagana ang utak sa isang pangunahing antas.
Daniel Wacker, Ph.D., Ang katulong na Propesor, Icahn School of Medicine sa Mount Sinai, New York, NY
Pagpapabilis ng Discovery ng droga para sa Cognitive Disorder sa pamamagitan ng Structural Studies ng isang Serotonin Receptor
Ang pagtuklas ng mga gamot upang matugunan ang mga karamdaman sa neurological at nagbibigay-malay ay isang kumplikado at proseso ng oras. Maraming mga gamot ang nag-target sa mga receptor ng dopamine na naka-link sa pagkagumon, at ang ilang mga gamot ay hindi wasto at lumikha ng mga potensyal na mapanganib na mga epekto. Bilang karagdagan, ang ilang mga karamdaman (Alzheimer's ay isang kilalang halimbawa) ay walang anumang mga paggamot sa gamot. Wacker ay nagmumungkahi ng isang diskarte sa nobela sa pagtuklas ng droga na nakatuon sa isang tiyak na receptor ng serotonin (na hindi nagdadala ng parehong mga panganib sa pag-activate ng sistema ng dopamine), maingat na pagma-map ang istraktura ng receptor na iyon sa isang scale ng molekular, at naghahanap ng mga compound na magbigkis sa receptor na iyon sa isang tiyak na paraan.
Ang receptor, na kilala bilang 5-HT7Si R, ay natuklasan noong kalagitnaan ng 1990s at isa sa 12 kilalang mga receptor ng serotonin. Ito ay nakilala bilang isang target na promising para sa mga therapy para sa mga sakit na nagbibigay-malay, ngunit kakaunti ang nalalaman tungkol dito. Wacker ay nagmumungkahi na magsagawa ng isang istruktura na pag-aaral ng receptor gamit ang X-ray crystallography sa purified sample ng receptor. Susuriin niya kung paano nakagapos ang mga gamot sa receptor at ipakilala ang mga mutation sa istraktura upang makita kung paano nakakaapekto sa pagbubuklod at pakikipag-ugnay. Ang layunin ay upang makahanap ng mga compound na mag-activate lamang ng isang receptor na ito sa isang tiyak na paraan.
Upang mahanap ang mga posibleng gamot na ito, ang koponan ni Wacker ay magsasagawa ng isang computerized na paghahanap ng daan-daang milyong mga compound, paghahambing ng kanilang 3D na istraktura sa 3D model ng receptor para sa mga malamang na "magkasya." Ang mga nangungunang prospect ay susuriin nang mas malapit, at ang ilan lalo na ang mga promising kandidato ay susuriin sa lab. Kung ikukumpara sa isang tradisyunal na proseso ng mga pagsubok sa droga, na maaaring tumagal ng maraming taon, kahit na mga dekada, ang prosesong ito ng computer ay nag-aalok ng pagkakataon na mahalagang mga pre-screen na gamot batay sa kanilang istraktura, at pabilisin ang kanilang pag-unlad.
