Ang Lupon ng Mga Direktor ng The McKnight Endowment Fund para sa Neuroscience ay nalulugod na ipahayag na pinili nila ang pitong mga neuroscientist na tatanggap ng 2021 McKnight Scholar Award.
Ang McKnight Scholar Awards ay iginawad sa mga batang siyentipiko na nasa mga unang yugto ng pagtataguyod ng kanilang sariling mga independiyenteng mga laboratoryo at karera sa pagsasaliksik at nagpakita ng pangako sa neuroscience. "Ang klase ng Scholar ngayong taon ay nagpapakita ng pagkakaiba-iba ng mga bata, makikinang, makabagong mga neuros siyentista mula sa buong bansa," sabi ni Kelsey C. Martin MD, PhD, tagapangulo ng komite ng parangal at dekano ng David Geffen School of Medicine sa UCLA. Mula nang maipakilala ang parangal noong 1977, ang prestihiyosong gantimpala na ito ng maagang karera ay nagpopondo ng higit sa 250 mga makabagong investigator at pinasigla ang daan-daang mga tagumpay na natuklasan.
"Sama-sama, tinatalakay ng mga Scholar ng McKnight ang ilan sa mga pinaka-nakagaganyak na tanong sa neuroscience ngayon," sabi ni Martin. "Gamit ang isang hanay ng mga pang-eksperimentong at pagkalkula na diskarte, tinutukoy nila kung paano hinuhubog ng karanasan sa pandama ang utak sa panahon ng pag-unlad, kung paano binibigyan ng mga pag-ikot ng utak ang mga pag-uugaling partikular sa kasarian, kung paano napansin at naproseso ang tunog sa panahon ng pag-uugali, kung paano nakakaimpluwensya ang pagtulog sa katalusan at kalusugan ng utak, kung paano kinokontrol ng mga mekanismo ng cell biological ang circadian rhythm, at kung paano pinoproseso ng mga neural circuit ang impormasyon at natutunan. Sa ngalan ng buong komite, nais kong pasalamatan ang lahat ng mga aplikante para sa Mga Gantimpala sa Mag-aaral ng McKnight ngayong taon para sa kanilang mga naiambag at pagkamalikhain. "
Ang bawat isa sa mga sumusunod na pitong tatanggap ng McKnight Scholar Award ay makakatanggap ng $75,000 bawat taon sa loob ng tatlong taon. Sila ay:
| Lucas Cheadle, PhD Cold Spring Harbour Laboratory Cold Spring Harbor, NY |
Ang pagtuklas ng Molecular Basis ng Microglial Function sa Stimulated Brain - Pagsasaliksik kung paano gumagana ang microglia na hugis ng synaptic bilang tugon sa mga visual stimuli. |
| Josie Clowney, PhD Unibersidad ng Michigan Ann Arbor, MI |
Isang Feminist na Pag-frame ng Walang Prutas: Pagkamaliit bilang isang Pagsugpo sa Mga Programang Neural ng Babae - Sinusuri kung paano nagkakaroon ng mga circuit na tukoy sa sex ang mga utak na lumilipad sa utak, at kung nabuo ito sa pamamagitan ng pagpigil sa mga bahagi ng isang babaeng "base." |
| Shaul Druckmann, PhD Unibersidad ng Stanford Standford, CA |
Paano Gumagawa ang Brain Compute Gamit ang Aktibidad na Naipamahagi sa Buong Populasyon at Mga Lugar ng Utak? - Paggalugad kung paano magkakasabay ang pagkalkula ng maramdaman at motor na magkakasabay na nagaganap sa mga rehiyon ng utak, at kung paano maaaring makatulong ang mga bagong pamamaraan sa pagsasaliksik nito at iba pang mga phenomena na nasa buong utak. |
| Laura Lewis, PhD, Pamantasan sa Boston Boston, MA |
Imaging Neural at Fluid Dynamics sa Sleeping Brain - Isang pag-aaral ng mga epekto ng pagtulog sa neural computation at physiology, na may diin sa papel ng cerebrospinal fluid at kung paano ito sumasabay sa neural mabagal na alon. |
| Ashok Litwin-Kumar, PhD Columbia University New York, NY |
Mga Modelong Nakakonekta sa Kontrolado ng Mag-agpang na Pag-uugali - Pagkilala sa mga motif ng pagkakakonekta sa mga neural diagram diagram at ginagamit ang mga ito upang tuklasin kung paano naabot ng data ng pandama ang mga neuron na gumagabay sa pag-uugali. |
| David Schneider, PhD New York University New York, NY |
Coordinate Transforms sa Mouse Cortex - Pagsasaliksik kung paano natututo ang utak na asahan ang tunog ng mga paggalaw, at ang mga epekto ng pag-asam na iyon sa pag-uugali. |
| Swathi Yadlapalli, PhD Unibersidad ng Michigan Ann Arbor, MI |
Mga Mekanismo ng Cellular na Kinokontrol ang Circadian Rhythm - Isang in vivo na pag-aaral upang alisan ng takip kung paano kinokontrol ang aming mga relo na orasan sa antas ng subcellular. |
Mayroong 70 na mga aplikante para sa McKnight Scholar Awards sa taong ito, na kumakatawan sa pinakamahusay na batang guro ng neurosensya sa bansa. Ang mga guro ay karapat-dapat lamang para sa gantimpala sa kanilang unang apat na taon sa isang full-time na posisyon ng guro. Bilang karagdagan kay Martin, kasama sa komite sa pagpili ng Scholar Awards si Gordon Fishell, PhD, Harvard University; Loren Frank, PhD, University of California, San Francisco; Mark Goldman, PhD, University of California, Davis; Richard Mooney, PhD, Duke University School of Medicine; Jennifer Raymond, PhD, Stanford University; Vanessa Ruta, PhD, Rockefeller University; at Michael Shadlen, MD, PhD, Columbia University.
Ang mga aplikasyon para sa mga parangal sa susunod na taon ay magagamit sa Agosto at darating sa Enero 10, 2022. Para sa karagdagang impormasyon tungkol sa mga programa sa mga parangal sa neurosensya 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.
2021 Mga Gantimpala sa McKnight Scholar
Lucas Cheadle, PhD Assistant Professor, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY
Ang pagtuklas ng Molecular Basis ng Microglial Function sa Stimulated Brain
Karamihan sa pag-unlad na neurosensya ay nakatuon sa kasaysayan sa mga hard-wired na aspeto ng pag-unlad ng neural - kung paano ang mga cell ay "programmed" na genetiko upang makabuo ng isang tiyak na paraan o magbigay ng isang partikular na pagpapaandar. At hanggang kamakailan lamang, mas malapit na napagmasdan ng pananaliksik ang mga neuron mismo, na may maraming mga tool at diskarte na karaniwang ginagamit na na-optimize upang pag-aralan ang mga mekanismo na intrinsic sa mga neuron. Sa kanyang pagsasaliksik, binago ni Dr. Cheadle ang pansin sa mga hindi gaanong napag-aralan na lugar ng neurology: isang huling yugto ng pag-unlad ng neural na naiimpluwensyahan ng panlabas na mga kadahilanan sa kapaligiran, at ang papel na ginampanan ng mga utak na immune cell na tinatawag na microglia sa prosesong ito.
Sa kanyang pagsasaliksik, partikular na pinag-aaralan ni Dr. Cheadle ang pagpapaunlad ng mga visual neural na koneksyon gamit ang isang modelo ng mouse kung saan ang ilang mga daga ay pinalaki sa isang walang ilaw na kapaligiran sa panahon ng isang mahalagang yugto ng pag-unlad. Ipinapakita ng kanyang nakaraang pagsasaliksik na ang microglia ay mahalagang "maglilok" sa visual system, na binubura ang mga koneksyon ng synaptic na hindi gaanong kapaki-pakinabang. Bilang isang resulta, ang pisikal na pag-order ng bahaging iyon ng neural system ay naiiba sa mga daga na pinalaki sa dilim kaysa sa mga binuhay sa ilaw. Sa kanyang patuloy na trabaho, hahanapin ni Dr. Cheadle sa antas ng molekula kung paano pinasisigla ang microglia ng panlabas na mga kadahilanan (tulad ng ilaw) at mga mekanismo kung saan pagkatapos ay nililok nila ang mga synapses.
Nag-aalok ang pananaliksik ng ilang mga pamamaraang nobela, kabilang ang paggamit ng teknolohiyang pag-edit ng gene upang patumbahin ang mga tukoy na gen ng microglial upang tukuyin ang kanilang mga tungkulin sa pagbuo ng visual circuit, pati na rin ang paglikha ng isang transgenic na linya ng mga daga na nag-tag ng mga aktibong aktibong microglial cell sa utak, parehong taktika na pinaka madalas na inilalapat sa mga neuron na iniangkop ni Dr. Cheadle upang pag-aralan ang microglia sa kauna-unahang pagkakataon. Inaasahan ni Dr. Cheadle na ang kanyang pagsasaliksik ay maaaring makatulong na alisan ng takip ang mga bagong pananaw tungkol sa mga tungkulin ng mga di-neuronal na selula sa utak, na maaaring humantong sa mga hinaharap na tagumpay sa mga pinagmulan at paggamot ng mga sakit sa neural, lalo na ang mga tulad ng autism at schizophrenia na lumitaw na medyo huli na sa pag-unlad at magkaroon ng ilang indikasyon ng isang sangkap na immune.
Josie Clowney, PhD, Assistant Professor, University of Michigan, Kagawaran ng Molecular, Cellular at Developmental Biology, Ann Arbor, MI
Isang Feminist na Pag-frame ng Walang Prutas: Pagkamaliit bilang isang Pagsugpo sa Mga Programang Neural ng Babae
Ang mga pagkakaiba sa pagitan ng utak ng lalaki at babae ay maaaring mukhang banayad at nakakaapekto lamang sa 2-5% ng utak - kung tutuusin, ang karamihan sa mga pag-andar ng mga nabubuhay na nilalang ng parehong kasarian ay pareho, kasama na ang pangangailangan na kumain, matulog, matuto, at ilipat - ngunit ang mga pagkakaiba-iba ay mahalaga sa kaligtasan ng buhay ng isang species. Ang isang mahusay na pakikitungo sa pananaliksik ay naging pag-uugali, tulad ng pagganap ng mga ritwal sa pagsasama, ngunit hindi gaanong naiintindihan tungkol sa kung paano ang mga gen na nagtutulak ng mga ritwal na iyon ay naayos sa utak.
Naisip ni Dr. Clowney na ang proseso ay isa sa pagbabawas - na ang code para sa utak ng parehong kasarian ay nagsisimula nang magkatulad na pareho, at pagkatapos ay ang ilang mga gen ay pinapatay sa ilang mga pattern para sa bawat kasarian, na nagreresulta sa utak ng lalaki at babae. Bukod dito, ang kanyang pag-aaral hanggang sa kasalukuyan gamit ang isang modelo ng fruit fly ay nagpapahiwatig na ang utak ng lalaki ay maaaring magresulta mula sa pagtanggal ng mga neural na programa mula sa isang "batayang modelo" na mas malapit sa utak ng babae, kaysa sa paglikha ng mga bagong programa. Susi sa proseso ay isang factor fly transcription factor na tinatawag na "Fruitless," isang protina na nilikha lamang sa mga talino ng fly ng prutas na lalaki na kumokontrol kung ang mga gen na partikular sa sex sa utak ay nakabukas o naka-off, at kung saan may papel sa paghimok ng mga likas na batay sa sex kahit sa matanda.
Sa kanyang pagsasaliksik, hahanapin ni Dr. Clowney na kilalanin ang mga genetiko na target ng Fruitless sa pagbuo at utak ng may sapat na gulang; kung paano pinipigilan ng mga nagbabawal na neural circuit ang lalaking panliligaw sa pamamagitan ng pagpigil sa mga lalaki na magsagawa ng mga ritwal sa pagsasama sa iba pang mga lalaki; at kung paano nawawala ang mga neural circuit para sa paglalagay ng mga itlog. Ang mga kasangkot na eksperimento ay gumagamit ng iba't ibang mga diskarte upang maobserbahan ang pakinabang o pagkawala ng mga circuit na nauugnay sa sex at pag-uugali sa mga hayop na mayroon o walang Prutas. Sa pamamagitan nito, makakapag-ilaw siya sa proseso ng pag-unlad ng utak, na maaaring humantong sa mga bagong pananaw tungkol sa kung paano nalalaman ng ating talino kung aling likas na pag-uugali ang dapat gampanan at alin ang hindi gumanap, at posibleng matulungan ang mga mananaliksik ng mga karamdaman sa neurological at psychiatric, na marami sa mga ito ay mas karaniwan ay isang kasarian o iba pa.
Shaul Druckmann, PhD, Katulong na Propesor ng Neurobiology at ng Psychiatry at Mga Agham na Pang-asal, Stanford University, Stanford, CA
Paano Gumagawa ang Brain Compute Gamit ang Aktibidad na Naipamahagi sa Buong Populasyon at Mga Lugar ng Utak?
Matapos ang mga dekada ng pagsasaliksik, mayroon pa rin kaming isang limitadong pag-unawa sa kung paano gumaganap ang utak sa mga pagkalkula sa buong mga rehiyon. Napakahalagang tanong na ito ay nasa puso ng trabaho ni Dr. Druckmann, na sinasamantala ang pagtaas ng saklaw at detalye ng pag-record ng aktibidad ng utak upang tuklasin kung ano ang nangyayari sa utak sa pagitan ng pampasigla at tugon, partikular na kapag ang tugon ay naantala at panandaliang memorya ikakasal.
Sa isang hanay ng mga eksperimento, ang mga daga ay sinanay na dumila sa isa sa dalawang direksyon ilang oras matapos ipakita ang isang pampasigla at pagkatapos ay alisin. Dahil wala na ang pampasigla, kailangang itago ng utak ang memorya nito, planuhin ang paggalaw, pigilan ang aksyon sa isang tiyak na oras, at pagkatapos ay kumilos. Sa mga segundong iyon, ang aktibidad ng utak ay naitala sa maraming mga rehiyon ng utak nang sabay-sabay. Ipinapakita ng paunang data na ang aktibidad ay naroroon at nagbabago sa mga rehiyon at sa iba't ibang populasyon na neuronal, at nilalayon ni Druckmann na ipakita na ang kolektibong aktibidad na ito ay nakikipag-ugnay sa mga lugar ng utak at ang mga paraan na maaaring "ayusin" ng mga pakikipag-ugnayan ang mga kinakailangang alaala at paggalaw ng paggalaw, kahit na ang isang ang aktibidad ng solong rehiyon o populasyon ay maaaring maging mali. Ang isang pangalawang linya ng pagsasaliksik gamit ang mga tao ay sumusubaybay sa aktibidad ng utak sa kabuuan sa panahon ng pagsasalita - isang labis na kumplikadong aktibidad - sa mga eksperimento na nakakakuha ng parehong tanong kung paano ginagawa ang mga kalkulasyon sa buong utak.
Nakita ni Dr. Druckmann ang mga eksperimentong ito bilang mga unang hakbang patungo sa pagkakaroon ng isang modelo para sa kung paano gumagana ang utak bilang isang buo. Sa parehong oras, inaasahan din niyang mapalawak ang paraan ng pagtatrabaho ng mga mananaliksik; ang kanyang proyekto ay nagsasangkot ng matinding pakikipagtulungan sa maraming iba pang mga mananaliksik, at inaasahan niyang magagawang tuklasin ang parehong pangunahing agham at ituloy din ang mga klinikal na aplikasyon para sa kanyang mga natuklasan, partikular sa pamamagitan ng kanyang pakikilahok sa isang nakikipagtulungan na proyekto sa klinikal na pagsubok na gumagana sa mga neural interface. Ang kakayahang i-decode kung paano ang aktibidad ng utak ay naisasalin sa isang kumplikadong aktibidad tulad ng pagsasalita ay maaaring humantong sa teknolohiya na maaaring ibalik ang ilang pagpapaandar para sa mga taong may degenerative na sakit tulad ng ALS.
Laura Lewis, PhD, Assistant Professor, Boston University, Kagawaran ng Biomedical Engineering, Boston, MA
Imaging Neural at Fluid Dynamics sa Sleeping Brain
Kritikal na mahalaga ang pagtulog sa kalusugan ng utak sa parehong panandalian at pangmatagalan. Parehong aktibidad ng neural at likidong dynamics ng cerebrospinal fluid (CSF) ang nagbabago habang natutulog, na may magkakaibang mga kahihinatnan - ang mga sensory system ay lumilipat mula sa kamalayan ng panlabas na stimuli at patungo sa muling pag-alaala ng memorya, at ang CSF ay dumadaloy sa utak at tinatanggal ang mga nakakalason na protina na nabubuo habang oras ng paggising. Nakakaintriga, ang dalawang proseso ay malapit na maiuugnay. Sa kanyang pagsasaliksik, iimbestigahan ni Dr. Lewis ang koneksyon sa pagitan ng neural at fluid dynamics habang natutulog at ang koneksyon ng bawat isa sa kalusugan ng utak.
Ang susi sa pagsasaliksik ni Dr. Lewis ay ang kakayahang pag-aralan ang mga pasyente sa pagtulog na hindi mabilis na paggalaw ng mata (NREM) at pagmasdan ang parehong aktibidad ng utak at likido na dynamics sa maikling mga oras. Upang magawa ito, gumagamit si Dr. Lewis ng isang makabagong kombinasyon ng EEG na may mabilis na pagganap na magnetic resonance imaging (fMRI), pinabuting paggamit ng isang algorithm na binuo niya upang maalis ang ingay, na pinapayagan siyang obserbahan ang naka-synchronize, tumpak na neural na aktibidad at daloy ng CSF. Ang kanyang pananaliksik ay tuklasin muna kung paano ang mga mabagal na alon na ito ay naaktibo sa utak at kung aling mga neural network ang nasasangkot, gamit ang mga pandinig na pandinig na maaaring mapahusay ang mabagal na alon. Pangalawa, susuriin niya ang link sa pagitan ng mga mabagal na alon at daloy ng CSF; isang teorya ay ang pinabagal na aktibidad ng neural na bumabawas sa demand ng dugo, mahalagang pagguhit ng CSF sa utak habang humuhupa ang dugo. Gamit ang pinagsamang diskarteng imaging, magagawang obserbahan ni Dr. Lewis ang kaakibat na daloy ng dugo at daloy ng CSF sandali sa 3D sa buong utak.
Ang mga implikasyon para sa interplay na ito ay malalim. Sa panahon ng mabagal na alon na ito, ang neural network ng utak ay naayos muli sa isang paraan na kritikal sa muling pagsasaalang-alang ng memorya at panandaliang kalusugan sa utak; ang daloy ng CSF na naka-link sa mabagal na alon ay mahalaga para sa pangmatagalang kalusugan sa utak. Ang pag-unawa sa kung paano gumagana ang mga sistemang ito ay makakatulong sa mga mananaliksik sa pagtulog sa hinaharap na maunawaan kung may mali, partikular na interes sa mga pag-aaral ng mga karamdaman sa neurological at psychiatric, kabilang ang Alzheimer, na maaaring maiugnay sa hindi nagagambalang pagtulog ng alon.
Ashok Litwin-Kumar, PhD, Katulong na Propesor, Kagawaran ng Neuroscience at Zuckerman Institute, Columbia University, New York, NY
Mga Modelong Nakakonekta sa Kontrolado ng Mag-agpang na Pag-uugali
Sa mga bagong diagram ng mga electron microscopy (EM) na mga kable ng mas kumplikadong mga sistemang nerbiyos, ang mga mananaliksik ay nasa gilid ng pag-unlock ng isang mas malalim na pag-unawa sa kung paano humantong sa pag-uugali ang mga sistemang ito. Ang hamon: Paano magagamit ang malawak na mga dataset na ito, na kilala bilang mga connectome, na sa kaso ng fruit fly ay may kasamang sampu-sampung libong mga neuron at sampu-sampung milyong mga synapses. Ang pagtupad sa gawaing ito ay mahirap dahil maraming matagumpay na diskarte para sa pag-uugali sa pagmomodelo, kabilang ang mga diskarte na inspirasyon ng pag-aaral ng makina, gumamit ng mga modelo na hindi sumasalamin sa katotohanan ng kung paano naka-wire ang mga utak at mga system ng nerbiyos.
Sa kanyang pagsasaliksik, nilalayon ni Dr. Litwin-Kumar na bumuo ng isang pamamaraan upang mapagsama ang mga mundo ng magkakaugnay at gumaganang mga modelo ng pag-uugali sa pamamagitan ng pagbuo ng mga paraan upang makilala ang mga kaugnay na istraktura sa loob ng isang konektome na maaaring mapigilan ang mga modelo ng pag-uugali - halimbawa, sa pamamagitan ng paglilimita sa mga modelo kaya gumagamit lamang sila ng mga koneksyon na synaptic na pisikal na umiiral sa magkakaugnay, sa halip na gumawa ng imposibleng pisikal na tumalon sa pagitan ng mga neuron.
Upang masubukan at mapino ang pamamaraang ito, si Dr. Litwin-Kumar ay unang nakatuon sa pagkakaugnay ng isang bahagi ng prutas na utak ng prutas na tinatawag na kabute na katawan, isang mahusay na mapa na rehiyon na isang sentro ng pag-aaral ng nauugnay. Ang mga sensory input na natanggap ng mga Kenyon cells ay inaasahang naglalabas ng mga neuron, na nagpapalitaw ng mga pag-uugali tulad ng mga reaksyon ng pag-iwas o pag-iwas. Gamit ang advanced na pagmomodelo, ang koponan ay maghahangad na mahusay na makilala ang istraktura sa loob ng koneksyon na sumasalamin kung paano ang impormasyon ay naipaabot sa katawan ng kabute. Pagkatapos susubukan nila ang malalim na mga modelo ng pag-aaral na napigilan ng mga koneksyon na iyon upang makita kung gaano kahusay na mahulaan nila ang mga tugon sa mga stimuli, kumpara sa mga hindi nakakontrol na mga modelo. Ang mga karagdagang pagsusuri ay tuklasin ang papel na ginagampanan ng mga dopamine neuron sa mas kumplikadong pag-aaral. Sama-sama, ilalagay ng pananaliksik na ito ang batayan para sa paggamit ng mga koneksyon ng pagtaas ng pagiging kumplikado kasama ang mga modelo ng pag-aaral upang masasalamin nang mas tumpak ang pag-uugali ng totoong mga organismo.
David Schneider, PhD, Assistant Professor, New York University, Center para sa Neural Science, New York, NY
Coordinate Transforms sa Mouse Cortex
Ang isa sa maraming kamangha-manghang mga kakayahan na matatagpuan sa utak ng mga advanced na organismo ay ang kakayahang hulaan ang hinaharap, hindi lamang sa mga mahabang kaliskis, ngunit sa bawat sandali, patuloy na pagtutuon at pagtatala ng data mula sa mga pandama na input at paglikha ng mga mahuhulang modelo batay sa dating karanasan. Ang mga nahuhulang modelo na ito ay makakatulong sa amin na mas mabisang mag-navigate at makipag-ugnay sa mundo - at tulad ng mahalaga, kilalanin ang mga pagkaligalig mula sa inaasahan na maaaring isang tanda ng panganib o pagkakataon. Ang gawain ni Dr. Schneider ay nakatuon sa kung paano ang motor control at sensory na mga rehiyon ng utak ay nagtutulungan sa ganitong paraan at gagana upang matuklasan kung paano natututo ang utak at bumubuo ng mga alaala na bumubuo sa batayan ng inaasahan.
Sa kanyang mga eksperimento, nakatuon si Dr. Schneider sa isang tila hindi makatuwirang landas na matatagpuan sa utak ng mouse (at utak ng tao): isang kanal na nagkokonekta sa isang rehiyon ng kontrol sa motor sa isang rehiyon ng pandinig. Sa tuwing gagawin ang isang kilusan, ang dalawang rehiyon ay nakikipag-usap sa isang paraan na nagsasabi sa sistema ng pandinig na huwag pansinin ang tunog na nilikha ng kilusang iyon, halos tulad ng isang negatibong larawan na nagkansela ng tunog. Sa kanyang mga eksperimento, ang mga daga ay makukundisyon upang asahan ang isang tiyak na tunog kapag itinulak nila ang isang pingga. Ang neural na aktibidad at mga tugon sa pag-uugali ay maitatala kapag naranasan ang inaasahang tunog, at pagkatapos ay muli kapag ang tunog ay subtly nabago.
Makakatulong ang mga eksperimentong ito na kilalanin ang papel na ginagampanan ng mga tiyak na neuron sa pag-asa ng mga tugon sa pandama, kung paano nakikipag-ugnayan ang motor control at mga sensory center ng utak, at kung paano nagbabago ang mga landas sa pagitan ng mga motor at rehiyon ng pandama kapag may isang bagong tunog na "inaasahan." Ang karagdagang pananaliksik ay hahadlangan ang ilang mga pathway sa utak upang matukoy ang kanilang papel sa paggawa ng mga hula, at tingnan din kung paano gumagamit ang utak ng visual na input upang matulungan na asahan ang mga tunog na nabuo ng sarili. Ang pag-unawa sa kung paano gumagana ang mga nahuhulaan na at system ng pag-aaral na ito ay maaaring makatulong na gabayan ang hinaharap na pagsasaliksik sa isang hanay ng mga karamdaman sa neurological.
Swathi Yadlapalli, PhD, Assistant Professor, University of Michigan Medical School, Kagawaran ng Cell and Developmental Biology, Ann Arbor, MI
Mga Mekanismo ng Cellular na Kinokontrol ang Circadian Rhythm
Ang mga orasan ng Circadian - ang 24 na oras na panloob na mga orasan na nagtutulak ng marami sa mga ritmo ng aming biological system, tulad ng pagtulog, paggising, kung paano tayo nag-metabolismo, at higit pa - ay matatagpuan sa halos lahat ng mga cell ng ating katawan. Ngunit eksakto kung ano ang nangyayari sa loob ng anumang naibigay na cell upang lumikha ng ritmo na hindi gaanong naiintindihan. Ang nakaraang pananaliksik sa biochemical at genetiko ay nakilala ang mga mahahalagang protina na salik sa paglipat, alinman sa positibo o nagbabawal, na may papel sa mga sirkadian na ritmo, ngunit hindi tinutugunan nang eksakto kung paano sila gumana sa isang live na cell sa antas ng subcellular, ang katumbas na biological na mayroong listahan ng mga bahagi ngunit hindi nauunawaan kung paano magkakasama ang mga ito.
Nag-develop si Dr. Yadlapalli ng mga makabagong pamamaraan ng pagsasagawa ng solong cell, visualization na may mataas na resolusyon ng mga protina na ito at kung paano sila nakikipag-ugnayan sa loob ng 24 na oras na yugto sa mga buhay na selyula ng paglipad ng prutas sa kauna-unahang pagkakataon, at ang paunang mga natuklasan ay nagsiwalat na ng hindi inaasahan. pananaw Partikular, ang isa sa mga pangunahing kadahilanan ng transaksyon ng transaksyon, na tinatawag na PER, ay nagtitipon upang bumuo ng foci na pantay na ipinamamahagi sa paligid ng sobre ng cell nucleus, at may papel sa pagbabago ng lokasyon ng nukleyar ng mga genes ng orasan sa panahon ng pag-ikot. Dati, ipinapalagay na ang mga protina na ito ay malayang lumulutang o sapalarang ipinamamahagi. Ang mga pag-aaral na ito ay nagha-highlight ng isang mahalagang bagong layer ng regulasyon sa sistemang orasan ng circadian.
Sa isang serye ng mga eksperimento, matutukoy ni Dr. Yadlapalli ang mga mekanismo na kasangkot sa prosesong ito - kung paano ang form ng foci at kung saan sila naisalokal, at kung paano nila isinusulong ang pagpigil sa mga gen na kinokontrol ng orasan. Ang pag-unawa nang higit pa tungkol sa pagtatrabaho ng mga pangunahing, makapangyarihang proseso ng cellular, na may mga epekto hanggang sa pag-uugali at kalusugan ng buong organismo, ay magbibigay ng isang panimulang punto para sa pagsasaliksik sa maraming mga karamdaman sa pagtulog at metabolic at mga sakit sa neurological.
