Giải thưởng học giả McKnight 2023

Hội đồng quản trị của Quỹ tài trợ khoa học thần kinh McKnight vui mừng thông báo rằng họ đã chọn mười nhà khoa học thần kinh để nhận Giải thưởng Học giả McKnight năm 2023. Đây là năm đầu tiên McKnight thực hiện các giải thưởng này theo hướng dẫn mới của chương trình, trong đó nhấn mạnh thêm vào việc tăng cường tính đa dạng, công bằng và hòa nhập để nâng cao sự xuất sắc và tác động trong công việc của chúng tôi.

Giải thưởng Học giả McKnight được trao cho các nhà khoa học trẻ đang trong giai đoạn đầu thành lập các phòng thí nghiệm và sự nghiệp nghiên cứu độc lập của riêng họ cũng như những người đã thể hiện cam kết với khoa học thần kinh. Kể từ khi giải thưởng được giới thiệu vào năm 1977, giải thưởng danh giá mới bắt đầu sự nghiệp này đã tài trợ cho hơn 260 nhà nghiên cứu sáng tạo và thúc đẩy hàng trăm khám phá mang tính đột phá.

Richard Mooney, Tiến sĩ, chủ tịch ủy ban giải thưởng và Giáo sư Sinh học thần kinh George Barth Geller tại Trường Y Đại học Duke, cho biết: “Ủy ban rất vui mừng được chúc mừng một loạt Học giả mới xuất sắc”. “Mỗi người đều cam kết giải quyết các vấn đề cơ bản nhất trong khoa học thần kinh, từ việc xác định các phân tử xây dựng hệ thần kinh đến giải mã các phép tính thần kinh cho phép chúng ta nhìn, học các kỹ năng mới và thậm chí hình thành các mối liên kết xã hội.”

Mỗi người nhận Giải thưởng Học giả McKnight sau đây sẽ nhận được $75.000 mỗi năm trong ba năm.

Có 56 người nộp đơn cho Giải thưởng Học giả McKnight năm nay, đại diện cho khoa khoa học thần kinh trẻ giỏi nhất trong nước. Khoa có đủ điều kiện nhận giải thưởng trong bốn năm đầu tiên ở vị trí giảng viên toàn thời gian. Ngoài Mooney, ủy ban tuyển chọn Giải thưởng Học giả còn có Tiến sĩ Gordon Fishell, Đại học Harvard; Mark Goldman, Tiến sĩ, Đại học California, Davis; Kelsey Martin, MD, Tiến sĩ, Quỹ Simons; Jennifer Raymond, Tiến sĩ, Đại học Stanford; Vanessa Ruta, Tiến sĩ, Đại học Rockefeller; và Michael Shadlen, MD, Tiến sĩ, Đại học Columbia.

Lịch trình nộp đơn cho các giải thưởng năm tới sẽ có vào tháng 8. Để biết thêm thông tin về các chương trình giải thưởng khoa học thần kinh của McKnight, vui lòng truy cập Trang web của Quỹ tài trợ.

Về Quỹ hỗ trợ thần kinh McKnight cho khoa học thần kinh

Quỹ hỗ trợ khoa học thần kinh McKnight là một tổ chức độc lập được tài trợ duy nhất bởi Quỹ McKnight của Minneapolis, Minnesota và được lãnh đạo bởi một hội đồng gồm các nhà khoa học thần kinh nổi tiếng trên khắp đất nước. Quỹ McKnight đã hỗ trợ nghiên cứu khoa học thần kinh từ năm 1977. Quỹ đã thành lập Quỹ tài trợ vào năm 1986 để thực hiện một trong những ý định của người sáng lập William L. McKnight (1887-1979). Là một trong những nhà lãnh đạo đầu tiên của Công ty 3M, ông có mối quan tâm cá nhân đến trí nhớ và các bệnh về não và muốn một phần di sản của mình được sử dụng để giúp tìm ra phương pháp chữa trị. Ngoài Giải thưởng Học giả, Quỹ Tài trợ còn cấp các khoản tài trợ cho các nhà khoa học làm việc để áp dụng kiến thức đạt được thông qua nghiên cứu lâm sàng và tịnh tiến đối với các chứng rối loạn não ở người thông qua Giải thưởng Sinh học Thần kinh về Rối loạn Não của McKnight.

Giải thưởng học giả McKnight 2023

Ishmail Abdus-Saboor, Tiến sĩ, Trợ lý Giáo sư, Khoa học Sinh học và Viện Hành vi Não bộ Zuckerman, Đại học Columbia, New York, NY

Trục da-não để khen thưởng các hành vi chạm vào

Sự tiếp xúc xã hội là một tác nhân kích thích quan trọng, là nền tảng cho trải nghiệm của con người, từ việc nuôi dưỡng người khác và xây dựng mối quan hệ xã hội cho đến khả năng tiếp thu tình dục. Làm việc với mô hình chuột và quang di truyền, nghiên cứu trước đây của Abdus-Saboor đã chỉ ra rằng có những mối liên hệ trực tiếp giữa các tế bào thần kinh của da và não, và các tế bào chuyên dụng được điều chỉnh đặc biệt theo các tín hiệu chạm nhất định. Những tế bào này là cần thiết và đủ để gợi ra những phản ứng vật lý cụ thể – việc kích hoạt các tế bào khiến chuột phản ứng như thể chúng nhận được một cú chạm liên quan đến giao phối, ngay cả khi không có con chuột nào khác hiện diện; và việc vô hiệu hóa chúng sẽ dẫn đến giảm phản hồi, ngay cả khi kết hợp với tương tác xã hội.

Trong nghiên cứu mới của mình, Abdus-Saboor và nhóm của ông nhằm mục đích xác định cách các tế bào thần kinh trên da kích hoạt các tín hiệu tích cực duy nhất trong não cũng như cách não tiếp nhận và xử lý các tín hiệu đó như một phần thưởng, cũng như xác định các tế bào thần kinh cảm ứng cần thiết ở các chức năng khác nhau. kịch bản chạm (nuôi dưỡng chó con so với chải chuốt hoặc chơi đùa). Mục đích thứ ba sẽ tìm cách xác định cảm biến nào trên các ô này nhận dạng thao tác chạm. Nghiên cứu sẽ tiết lộ nhiều hơn về mối liên hệ giữa da và não, với những ứng dụng tiềm năng cho các nhà nghiên cứu về rối loạn xã hội.

Yasmine El-Shamayleh, Tiến sĩ., Trợ lý Giáo sư, Khoa Khoa học Thần kinh & Viện Hành vi Não bộ Zuckerman, Đại học Columbia, Thành phố New York, NY

Mạch vỏ não để nhận biết hình thức trực quan

Ở loài linh trưởng, khoảng 30% của vỏ não được dành riêng để xử lý thông tin thị giác. Bằng cách sử dụng các kỹ thuật mới, Tiến sĩ El-Shamayleh đang nỗ lực phát triển sự hiểu biết cơ học chi tiết về cách não phát hiện và nhận biết các vật thể mà chúng ta nhìn thấy. Tập trung vào vùng vỏ não V4, nghiên cứu của El-Shamayleh đang tiết lộ cách thức các loại tế bào thần kinh khác nhau trong vùng não này hỗ trợ khả năng nhận biết hình dạng của các vật thể thị giác của chúng ta.

Vùng vỏ não V4 rất hòa hợp với hình dạng của các vật thể trên thế giới. Các nơ-ron riêng lẻ trong khu vực này được chuyên môn hóa để phát hiện các đoạn cong khác nhau dọc theo đường viền của vật thể: các phần lồi hoặc các vết lõm. Các nhóm khác nhau của các nơ-ron thích lồi và lõm này có thể phát hiện các vật thể khác nhau dựa trên sự kết hợp giữa các đường viền lồi và lõm mà chúng chứa. Ví dụ, một nhóm tế bào thần kinh có thể phát hiện ra một quả chuối trong khi một nhóm tế bào thần kinh khác có thể phát hiện ra một quả dứa. Dựa trên những hiểu biết quan trọng này và sử dụng các ứng dụng mới của quang di truyền học dựa trên vectơ virus trong mô hình linh trưởng, El-Shamayleh đang ghi lại và điều khiển hoạt động của các nhóm tế bào thần kinh V4 cụ thể với độ chính xác chưa từng có. Nghiên cứu này đang xác định cách thức các loại tế bào thần kinh khác nhau ở vùng vỏ não V4 tương tác để xử lý hình dạng của vật thể và hoạt động thần kinh ở vùng này có liên quan như thế nào đến nhận thức của chúng ta về các phần lồi và lõm của vật thể. Hiểu được các quá trình này sẽ mở khóa thông tin chi tiết về cách bộ não linh trưởng xử lý thông tin thị giác. Hơn nữa, những cải tiến kỹ thuật được thiết lập trong nghiên cứu này cũng sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho các nghiên cứu cơ học trong tương lai về chức năng não của linh trưởng và các hành vi đặc trưng của linh trưởng.

Vikram Gadagkar, Tiến sĩ, Trợ lý Giáo sư, Khoa Khoa học Thần kinh & Viện Hành vi Não bộ Zuckerman, Đại học Columbia, Thành phố New York, NY

Cơ chế thần kinh của sự tán tỉnh và chế độ một vợ một chồng

Mặc dù đã có nghiên cứu quan trọng về cách động vật học và thực hiện hành vi, nhưng người ta lại ít chú ý đến cách một con vật đánh giá hiệu suất của con khác trong quá trình tương tác xã hội. Ở loài chim biết hót, hầu hết các nghiên cứu đều xem xét điều gì xảy ra trong não của con đực khi nó hát một bài hát để thu hút bạn tình, chứ không phải điều gì xảy ra trong não của con chim cái khi nó nghe tiếng hót của con đực. Nghiên cứu mới của Tiến sĩ Gadagkar nhằm mục đích lấp đầy khoảng trống này và tạo ra một bức tranh đầy đủ hơn về những tương tác tán tỉnh phức tạp này, cũng như giúp mở rộng nghiên cứu thần kinh để bao gồm bộ não phụ nữ thường bị bỏ quên.

Công việc của Tiến sĩ Gadagkar sẽ xem xét một phần não có tên là HVC, một hạt nhân cảm biến vận động được biết là hoạt động tích cực ở nam giới để duy trì thời gian khi họ học và biểu diễn bài hát của mình. Lần đầu tiên, anh và phòng thí nghiệm của mình đang ghi lại những gì xảy ra ở HVC nữ khi cô ấy nghe và đánh giá bài hát nam, để kiểm tra xem liệu các tế bào thần kinh này có mã hóa sự thể hiện bài hát nam trong não cô ấy hay không. Thứ hai, Tiến sĩ Gadagkar sẽ kiểm tra cách phụ nữ đưa ra đánh giá của họ, liệu cô ấy có so sánh hiệu suất hiện tại với hiệu suất trước đó hay không và tế bào thần kinh sẽ làm gì khi phát hiện ra lỗi. Cuối cùng, nghiên cứu sẽ xem xét hệ thống dopamine để xem bộ não thể hiện sự ưa thích như thế nào đối với màn trình diễn hấp dẫn nhất. Điều này cũng sẽ cung cấp những hiểu biết sâu sắc về cơ chế não bộ của chế độ một vợ một chồng vì những con chim biết hót này giao phối suốt đời và sử dụng tiếng hót để hình thành và duy trì mối liên kết của chúng.

Hidehiko Inagaki, Tiến sĩ, Viện khoa học thần kinh Max Planck Florida, Jupiter, FL

Cơ chế khớp thần kinh và động lực mạng làm cơ sở cho việc học động cơ

Học một kỹ năng mới đòi hỏi não phải thực hiện những thay đổi trong mạch điện của nó, một quá trình được gọi là tính linh hoạt. Mặc dù nghiên cứu quan trọng đã được thực hiện để xác định cách thức mạng lưới não thực hiện kỹ năng nhưng người ta vẫn chưa hiểu rõ về cơ chế học các kỹ năng mới. Tiến sĩ Inagaki và nhóm của ông đang nghiên cứu tập trung vào các tế bào và các quá trình liên quan trong quá trình học tập. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng chuyển động có kế hoạch được kiểm soát trên khắp các vùng não và động vật chuyên nghiệp có những kết nối khác với động vật mới làm quen. Nhưng làm thế nào mà những kết nối đó đến được đó?

Bằng cách sử dụng hình ảnh 2 photon in vivo và điện sinh lý quy mô lớn trên mô hình chuột, Tiến sĩ Inagaki và nhóm của ông giờ đây có thể theo dõi ở cấp độ tế bào những thay đổi đang diễn ra khi học một kỹ năng mới – trong trường hợp này là học một thời điểm mới để học. hành động. Họ đã quan sát thấy hoạt động trong não thay đổi khi động vật học cách di chuyển ở những thời điểm khác nhau sau một tín hiệu, và việc xem những thay đổi đó diễn ra như thế nào sẽ tiết lộ nhiều điều về cơ chế của quá trình học tập. Sử dụng thao tác di truyền để cho phép các nhà nghiên cứu kích hoạt hoặc ức chế các protein liên quan đến tính dẻo, họ nhằm mục đích khám phá không chỉ những thay đổi trong não mà còn cả cách những thay đổi đó được bắt đầu và củng cố. Việc quan sát những thay đổi hành vi ở động vật sẽ cho phép nhóm liên kết những gì đang xảy ra ở cấp độ tế bào với khả năng học hỏi và duy trì các kỹ năng tuyệt vời của chúng ta. Hiểu thêm về cách thức hoạt động của học tập có thể có ý nghĩa đối với việc nghiên cứu các khiếm khuyết trong học tập.

Peri Kurshan, Tiến sĩ, Trợ lý Giáo sư, Đại học Y khoa Albert Einstein, Bronx, NY

Làm sáng tỏ các cơ chế phát triển khớp thần kinh, từ phân tử đến hành vi

Các khớp thần kinh, nơi gửi và nhận tín hiệu giữa các tế bào thần kinh, là chìa khóa cho chức năng của các mạch thần kinh làm nền tảng cho hành vi. Tìm hiểu cách các khớp thần kinh phát triển ở cấp độ phân tử và sự phát triển của khớp thần kinh ảnh hưởng đến hành vi như thế nào là mục tiêu nghiên cứu của Tiến sĩ Kurshan. Mô hình thống trị cho rằng một loại protein được gọi là phân tử kết dính tế bào khớp thần kinh (sCAM) bắt đầu quá trình, với một họ sCAM gọi là neurexin, có liên quan nhiều đến các rối loạn phát triển thần kinh như chứng tự kỷ, đặc biệt là được chỉ định. Nhưng nghiên cứu in vivo cho thấy việc loại bỏ các tế bào thần kinh không loại bỏ được các khớp thần kinh. Vậy quá trình này diễn ra như thế nào?

Tiến sĩ Kurshan sử dụng giun tròn C. Elegans như một hệ thống mô hình để tìm ra điều này. Công trình của cô chỉ ra rằng các protein giàn giáo tế bào tiền synap có thể tự liên kết với màng tế bào và sau đó huy động các tế bào thần kinh để ổn định các khớp thần kinh. Trong nghiên cứu mới của mình, sử dụng hình ảnh, proteomics, mô hình tính toán và thao tác chuyển gen, cô và phòng thí nghiệm của mình nhằm mục đích xác định những protein và thành phần màng tế bào nào có liên quan và cách chúng tương tác. Mục đích xa hơn là xem xét các biến thể khác nhau của neurexin (ngắn và dài) để xem vai trò của chúng là gì và sự mất mát của chúng dẫn đến các khiếm khuyết về mạch điện và hành vi như thế nào. Nghiên cứu này có ý nghĩa đối với một loạt các rối loạn thần kinh có liên quan đến khiếm khuyết khớp thần kinh.

Scott Linderman, Tiến sĩ, Trợ lý Giáo sư, Thống kê và Viện Khoa học thần kinh Wu Tsai, Đại học Stanford, Stanford, CA

Phương pháp học máy để khám phá cấu trúc trong dữ liệu thần kinh và hành vi

Những đóng góp của Tiến sĩ Linderman cho khoa học thần kinh không nằm ở các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm hay tạo ra các bản ghi thần kinh, mà ở việc phát triển các phương pháp học máy có thể quản lý và rút ra những hiểu biết sâu sắc từ lượng dữ liệu đáng kinh ngạc mà các loại nghiên cứu này tạo ra. Với công nghệ hiện đại, các nhà nghiên cứu đang ghi lại các bản ghi có độ phân giải cao của số lượng lớn tế bào thần kinh trên não và đồng thời quan sát hành vi của các loài động vật có hành vi tự do trong khoảng thời gian dài. Linderman và nhóm của ông hợp tác với các phòng thí nghiệm nghiên cứu để phát triển các phương pháp học máy theo xác suất nhằm tìm ra các mẫu trong tất cả dữ liệu đó.

Phòng thí nghiệm của Linderman đặc biệt tập trung vào thần kinh học tính toán và mô hình xác suất - về cơ bản là tìm ra cách xây dựng và điều chỉnh các mô hình thống kê phù hợp với loại dữ liệu mà các nhà nghiên cứu tạo ra ngày nay. Các dự án đang thực hiện và trong tương lai của ông chứng minh những cách thức mà máy học có thể được áp dụng vào nghiên cứu thần kinh: một dự án xem xét tác động của việc giải phóng dopamine lên hành vi, một dự án khác xem xét tác động thần kinh và hành vi của chất điều hòa thần kinh serotonin, và dự án thứ ba là nghiên cứu suốt đời các đoạn video ghi lại hành vi tự do của loài cá Killi màu ngọc lam châu Phi – loại dữ liệu mà xét theo khối lượng lớn và độ phức tạp, các nhà nghiên cứu không thể phân tích cú pháp một cách hiệu quả bằng các phương pháp truyền thống. Linderman tiếp cận công việc với tư cách là một đối tác tích hợp với các cộng tác viên thử nghiệm và bằng cách phát triển các phương pháp giải quyết các vấn đề về sinh học thần kinh cũng đang giúp thúc đẩy các lĩnh vực thống kê và học máy.

Swetha Murthy, Tiến sĩ, Trợ lý Giáo sư, Viện Vollum, Đại học Khoa học và Sức khỏe Oregon, Portland, OR

Cảm giác cơ học để hướng dẫn hình thái tế bào

Cảm giác cơ học - hay sự phát hiện lực vật lý của tế bào hoặc tế bào thần kinh - là một chức năng đa mục đích và tinh vi đáng ngạc nhiên được trung gian bởi một số kênh ion nhất định (trong số các protein khác) trên màng tế bào. Một ví dụ rõ ràng là xúc giác - tế bào thần kinh có thể phát hiện áp lực, sự kéo giãn, v.v. Phòng thí nghiệm của Tiến sĩ Murthy đang nghiên cứu một trường hợp cảm giác cơ học ở quy mô nhỏ hơn nhiều với ý nghĩa sâu sắc đối với sức khỏe thần kinh: Quá trình myel hóa, trong đó các tế bào chuyên biệt gọi là oligodendrocytes (OL) tạo thành một lớp vỏ xung quanh dây thần kinh để cải thiện khả năng dẫn truyền.

Người ta đưa ra giả thuyết rằng các tín hiệu cơ học (trong số các yếu tố khác) có thể chi phối hình thái OL và quá trình myel hóa, nhưng các cơ chế cơ bản vẫn chưa được biết. Phòng thí nghiệm của Murthy đang nghiên cứu kênh ion được kích hoạt cơ học TMEM63A, được biểu thị bằng OL, để tiết lộ cách các kênh này có thể điều hòa quá trình myel hóa và từ đó làm sáng tỏ cách các tín hiệu cơ học hướng dẫn quá trình. Sử dụng kỹ thuật kẹp vá trong ống nghiệm và thao tác di truyền, Murthy sẽ xác nhận độ nhạy cơ học OL và liệu nó có qua trung gian TMEM63A hay không, sau đó đánh giá sự phụ thuộc của quá trình myel hóa vào TMEM63A bằng cách so sánh não chuột ở các điểm khác nhau trong quá trình phát triển của chúng có hoặc không có gen TMEM63A im lặng. Cuối cùng, các thí nghiệm in vivo sử dụng cá ngựa vằn sẽ quan sát và ghi lại quá trình myel hóa trong thời gian thực và xác định sự phụ thuộc của quá trình này vào TMEM63A. Hiểu cách thức hoạt động của quá trình myelin hóa – và nó có thể thất bại như thế nào – sẽ hữu ích cho các nhà nghiên cứu đang nghiên cứu một loạt các tình trạng liên quan đến quá trình myel hóa như bệnh loạn dưỡng bạch cầu giảm meylin, cũng như mở rộng hiểu biết về cảm giác cơ học.

Karthik Shekhar, Tiến sĩ, Kỹ thuật hóa học và sinh học phân tử/ Viện khoa học thần kinh Helen Wills, Đại học California, Berkeley, Berkeley, CA

Sự phát triển của sự đa dạng thần kinh và khuôn mẫu trong hệ thống thị giác

Phòng thí nghiệm của Tiến sĩ Shekhar tìm hiểu xem các loại thần kinh đa dạng và tổ chức của chúng đã phát triển như thế nào để phục vụ nhu cầu của các loài động vật khác nhau. Nghiên cứu của ông tập trung vào hệ thống thị giác của não, đặc biệt là võng mạc và vỏ não thị giác sơ cấp, được bảo tồn rất tốt ở các loài cách nhau hàng trăm triệu năm tiến hóa. Bằng cách tìm hiểu thành phần tế bào thần kinh trong võng mạc của các loài khác nhau và cách tổ chức các tế bào thần kinh đó, ông hy vọng sẽ khám phá ra cách thức tiến hóa hoạt động để đáp ứng các yêu cầu thị giác riêng biệt – và hơn nữa, khám phá nền tảng di truyền của mạng lưới thần kinh và sự tiến hóa của não.

Nghiên cứu của Shekhar sẽ kiểm tra sự bảo tồn tiến hóa và sự phân kỳ của các loại tế bào thần kinh trong võng mạc của một số loài động vật có xương sống, từ cá, chim đến động vật có vú và sử dụng các phương pháp tính toán để tái tạo lại quá trình tiến hóa của sự đa dạng thần kinh. Anh ta sẽ kiểm tra xem liệu quá trình tiến hóa có dẫn đến sự xuất hiện của các loài mới hay sự biến đổi của các loài hiện có hay không, bao gồm những thay đổi về hình thái, chức năng hoặc khả năng kết nối. Một nỗ lực đồng thời sẽ điều tra vỏ não thị giác, một cấu trúc chung cho tất cả các loài động vật có vú và sẽ tập trung vào việc truy tìm nguồn gốc của các thời kỳ phát triển ban đầu được gọi là “giai đoạn quan trọng”, trong đó mạng lưới thần kinh trong não thể hiện tính linh hoạt tinh tế đối với trải nghiệm giác quan. Nghiên cứu này sẽ giúp chỉ ra sự thích nghi tiến hóa xảy ra như thế nào trong hệ thống thị giác, điều này cũng sẽ chỉ đường cho nghiên cứu sâu hơn về cách các bộ phận khác của não phát triển. Nguyên tắc chỉ đạo làm nền tảng cho cách tiếp cận của Shekhar là sự hợp tác liên ngành – với các kỹ sư, nhà thần kinh học, bác sĩ lâm sàng và nhà khoa học tính toán – có thể mang lại những cách tiếp cận mới để giải quyết một số câu hỏi lớn trong khoa học thần kinh.

Tanya Sippy, Tiến sĩ, Trợ lý Giáo sư, Trường Y Grossman thuộc Đại học New York, Thành phố New York, NY

Điều chế tế bào tiền sản và khớp thần kinh bằng tín hiệu chuyển động của Dopamine

Dopamine có lẽ là chất điều hòa thần kinh được biết đến rộng rãi nhất, phần lớn là do vai trò của nó trong việc truyền tín hiệu phần thưởng. Tuy nhiên, dopamine cũng đóng một vai trò quan trọng trong chuyển động, điều này được chứng minh rõ ràng qua việc bệnh nhân mắc bệnh Parkinson, một chứng rối loạn do dopamine, không có khả năng bắt đầu chuyển động. Tiến sĩ Sippy nhằm mục đích giúp tìm hiểu thêm về cách dopamine tham gia vào chuyển động, thông qua các phép đo in vivo rất chính xác về sự dao động của dopamine đồng thời với tiềm năng màng tế bào thần kinh mục tiêu.

Các bản ghi điện thế màng cho phép các thành viên phòng thí nghiệm của Tiến sĩ Sippy đo hai đặc tính của tế bào thần kinh được biết là bị ảnh hưởng bởi sự điều biến thần kinh: 1) sức mạnh của đầu vào khớp thần kinh và 2) tính dễ bị kích thích của các tế bào thần kinh quyết định cách chúng phản ứng với những đầu vào này. Nhưng việc đo lường cả sự dao động của dopamine và điện thế màng trong một tế bào là rất khó. Công trình của Sippy xoay quanh việc phát hiện ra rằng hoạt động của dopamine được phản ánh ở hai bán cầu não, do đó việc đo lường nó và điện thế màng có thể được thực hiện ở hai phía đối diện nhau mà vẫn có những kết quả tương quan chặt chẽ. Với những bản ghi này được thực hiện, Sippy sẽ điều khiển hệ thống dopamine về mặt di truyền quang học và xem việc kích hoạt hoặc ức chế dopamine ảnh hưởng như thế nào đến các đặc tính của tế bào thần kinh mục tiêu cũng như điều này ảnh hưởng đến hành động của động vật như thế nào.

Moriel Zelikowsky, Tiến sĩ, Trợ lý Giáo sư, Đại học Utah, Thành phố Salt Lake, UT

Kiểm soát vỏ não thần kinh của sự cô lập xã hội

Sự cô lập xã hội kéo dài có thể tác động tiêu cực đến đời sống của động vật có vú - dẫn đến suy giảm nhận thức, bệnh tim và thay đổi hành vi, bao gồm cả sự hung hăng gia tăng mạnh. Trong khi nhiều nghiên cứu đã xem xét khả năng kiểm soát dưới vỏ não đối với các hình thức gây hấn tự nhiên, chẳng hạn như những hình thức đặc trưng cho việc bảo vệ lãnh thổ hoặc bảo vệ con cái, thì rất ít nghiên cứu xem xét các hình thức gây hấn bệnh lý hoặc sự kiểm soát từ trên xuống của chúng. Tiến sĩ Zelikowsky muốn hiểu rõ hơn về cơ chế và các mạch vỏ não liên quan đến sự gia tăng hành vi gây hấn do sự cô lập xã hội mãn tính.

Nghiên cứu ban đầu sử dụng mô hình chuột đã xác định vai trò của tachykinin 2 (Tac2) thần kinh như một chất điều hòa thần kinh dưới vỏ não của nỗi sợ hãi và hung hăng do sự cô lập gây ra – khi tín hiệu Tac2 bị im lặng, sự hung hăng giảm ở những con chuột bị cô lập; khi được kích hoạt, sự hung hăng tăng lên ngay cả ở những con chuột không bị cô lập. Điều quan trọng là Tac2 cũng được phát hiện là được điều hòa ở vỏ não trước trán trung gian (mPFC) sau khi cô lập với xã hội, tuy nhiên, chức năng của nó trong vỏ não vẫn chưa được biết rõ. Nghiên cứu sâu hơn bây giờ sẽ kiểm tra chính xác cách thức các tế bào nội tạng Tac2 trong mPFC làm trung gian cho sự gây hấn ở động vật bị cô lập về mặt xã hội. Nghiên cứu sử dụng sự nhiễu loạn cụ thể của loại tế bào ở những con chuột đã trải qua sự cô lập xã hội và tiếp xúc với những con chuột “xâm nhập” đồng giới trong không gian của chúng. Học máy được sử dụng để xác định các cụm hành vi, được ánh xạ tới hoạt động não được chụp ảnh. Bằng cách hiểu sự cô lập có thể thay đổi bộ não của động vật có vú như thế nào, các nhà nghiên cứu trong tương lai có thể hiểu rõ hơn về tác động của tình trạng thiếu thốn xã hội kéo dài ở con người – và cách giải quyết chúng.