Giải thưởng học giả McKnight 2024

Hội đồng quản trị của Quỹ hỗ 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 2024.

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 dành cho người mới bắt đầu sự nghiệp này đã tài trợ cho 281 nhà nghiên cứu sáng tạo và thúc đẩy hàng trăm khám phá mang tính đột phá.

“MEFN vui mừng thông báo về các học giả mới được tuyển chọn trong năm nay, những người đang giải quyết các câu hỏi hàng đầu trong khoa học thần kinh, từ dấu vân tay phân tử mà sự lão hóa để lại trên não, đến cơ sở sinh học của ký ức giữa các thế hệ và các nguyên tắc cho phép các tế bào thần kinh trên toàn bộ não hoạt động. 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. “Cam kết sâu sắc của Quỹ McKnight đối với nghiên cứu khoa học thần kinh cơ bản đã cho phép ủy ban tuyển chọn công nhận số lượng lớn hơn các nhà điều tra sự nghiệp xuất sắc ban đầu ở nhiều tổ chức hơn bao giờ hết.”

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

Có 53 người nộp đơn cho Giải thưởng Học giả McKnight năm nay, đại diện cho khoa khoa học thần kinh trẻ xuất sắc 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; Yishi Jin, Tiến sĩ, Đại học California San Diego; Jennifer Raymond, Tiến sĩ, Đại học Stanford; Vanessa Ruta, Tiến sĩ, Đại học Rockefeller; và Marlene Cohen, Tiến sĩ, Đại học Chicago.

Đơn đăng ký giải thưởng năm 2025 sẽ được chấp nhận bắt đầu từ ngày 12 tháng 8 năm 2024. 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 2024

Annegret Falkner, Tiến sĩ., Trợ lý giáo sư, Viện Khoa học Thần kinh Princeton, Đại học Princeton, Princeton, NJ

Khoa học thần kinh nội tiết tính toán: Liên kết phiên mã qua trung gian hormone với hành vi phức tạp thông qua động lực thần kinh

Các hormone tuyến sinh dục - estrogen và testosterone là một trong những loại hormone được biết đến nhiều nhất - rất quan trọng đối với động vật có vú về nhiều mặt. Chúng điều chỉnh các trạng thái bên trong, hành vi và sinh lý. Con người có thể điều chỉnh hồ sơ nội tiết tố của mình vì nhiều lý do, từ điều trị bệnh tật đến xây dựng cơ bắp, chăm sóc khẳng định giới tính cho đến kiểm soát sinh đẻ. Nhưng trong khi người ta đã nghiên cứu nhiều về cách các hormone này ảnh hưởng đến cơ thể thì người ta vẫn chưa hiểu rõ chúng thay đổi hoạt động thần kinh như thế nào.

Trong nghiên cứu của mình, Tiến sĩ Annegret Falkner và phòng thí nghiệm của cô sẽ điều tra xem hormone thay đổi mạng lưới thần kinh như thế nào và do đó ảnh hưởng đến hành vi trong khoảng thời gian ngắn và dài. Sử dụng mô hình chuột, phòng thí nghiệm của Tiến sĩ Falkner sẽ khám phá tác động của hormone ở nhiều cấp độ. Sử dụng các phương pháp mới để định lượng hành vi, cô sẽ quan sát và ghi lại các loại hành vi ở động vật có hành vi tự do trong quá trình thay đổi trạng thái hormone. Màn hình khách quan này sẽ tiết lộ các nguyên tắc tổng quát về cách thức kiểm soát hành vi của hormone. Trong loạt thí nghiệm thứ hai, nhóm nghiên cứu sẽ lập bản đồ động lực thần kinh của các mạng lưới nhạy cảm với hormone thông qua sự thay đổi trạng thái hormone bằng cách sử dụng hình ảnh canxi trên toàn bộ não ở một động vật tương tác xã hội tự do, xem những thay đổi trong cách các mạng lưới này phản ứng và giao tiếp dự đoán những thay đổi trong hành vi. Cuối cùng, phòng thí nghiệm của Tiến sĩ Falkner sẽ sử dụng hình ảnh hormone quang học cụ thể tại địa điểm để quan sát vị trí và thời điểm quá trình phiên mã qua trung gian thụ thể estrogen xảy ra trong mạng này – một cửa sổ về cách các hormone có thể cập nhật giao tiếp mạng và một cửa sổ sẽ giúp các nhà nghiên cứu hiểu được những cách sâu sắc mà hormone ảnh hưởng đến não và hành vi.

Andrea Gomez, Tiến sĩ, Trợ lý Giáo sư, Sinh học thần kinh, Đại học California, Berkeley, CA

Cơ sở phân tử của tính dẻo do ảo giác

Bộ não sở hữu khả năng tự thay đổi, một đặc điểm được mô tả là “tính dẻo”. Ví dụ, bộ não con người thể hiện tính linh hoạt theo những cách khác nhau vào những thời điểm khác nhau trong cuộc đời; ngược lại, một số rối loạn thần kinh có liên quan đến việc không thể thay đổi, hạn chế khả năng di chuyển, học hỏi, ghi nhớ hoặc hồi phục sau chấn thương. Tiến sĩ Andrea Gomez đặt mục tiêu tìm hiểu thêm về độ dẻo của não bằng cách sử dụng chất gây ảo giác như một công cụ, mở lại các cửa sổ về độ dẻo trong não người trưởng thành bằng cách sử dụng psilocybin gây ảo giác trong mô hình chuột. Điều này không chỉ có thể giúp chúng ta tìm hiểu thêm về cách hoạt động của não mà còn có thể hỗ trợ phát triển các phương pháp trị liệu thế hệ tiếp theo.

Thuốc ảo giác có tác dụng cấu trúc lâu dài đối với tế bào thần kinh, chẳng hạn như tăng cường quá trình phát triển tế bào thần kinh và hình thành khớp thần kinh. Một liều duy nhất có thể có tác dụng kéo dài hàng tháng. Trong nghiên cứu của mình, Tiến sĩ Gomez và nhóm của cô sẽ sử dụng chất gây ảo giác để xác định các loại RNA thúc đẩy tính linh hoạt thần kinh ở vỏ não trước trán – vùng não liên quan đến nhận thức và nhận thức xã hội. Phòng thí nghiệm của Gomez sẽ đánh giá chất gây ảo giác thay đổi cách ghép nối RNA như thế nào, thiết lập mối liên hệ giữa sự thay đổi RNA do psilocybin gây ra và độ dẻo ở chuột được đo bằng hoạt động của khớp thần kinh và quan sát ảnh hưởng của độ dẻo do ảo giác gây ra đối với tương tác xã hội. Tiến sĩ Gomez hy vọng nghiên cứu này có thể cung cấp cái nhìn sâu sắc sinh học về tính linh hoạt của nhận thức và mở ra những hướng nghiên cứu mới về cách các hợp chất mạnh mẽ này có thể giúp ích cho con người.

Sinisa Hrvatin, Tiến sĩ., Trợ lý Giáo sư Sinh học, Viện Nghiên cứu Y sinh Whitehead, Viện Công nghệ Massachusetts, Cambridge, MA

Giải phẫu phân tử của mạch ngủ đông

Hầu hết mọi người đều hiểu khái niệm ngủ đông, nhưng tương đối ít người nghĩ nó đáng chú ý như thế nào. Động vật có vú tiến hóa đặc biệt để duy trì nhiệt độ cơ thể ổn định đột ngột “tắt” tính năng đó, thay đổi quá trình trao đổi chất và thay đổi hành vi của chúng trong nhiều tháng. Mặc dù sự thật về ngủ đông đã được hiểu rõ, nhưng cách động vật bắt đầu và duy trì trạng thái đó vẫn chưa được hiểu rõ cũng như khả năng này hình thành như thế nào vẫn chưa được hiểu rõ. Liệu nó có tiến hóa đồng thời ở nhiều loài động vật riêng biệt phải đối mặt với môi trường khắc nghiệt không? Hay hệ thống dẫn đến trạng thái ngủ đông được bảo tồn rộng rãi ở động vật có vú nhưng chỉ được kích hoạt ở một số loài?

Tiến sĩ Sinisa Hrvatin đề xuất nghiên cứu sâu về quần thể tế bào thần kinh và các mạch thần kinh liên quan đến quá trình ngủ đông. Công việc trước đây của phòng thí nghiệm của ông đã có thể xác định được các tế bào thần kinh điều chỉnh trạng thái ngủ đông (trạng thái nông có những điểm tương đồng với trạng thái ngủ đông) ở chuột thí nghiệm. Bằng cách sử dụng một mô hình ít phổ biến hơn, chú chuột hamster Syria, Tiến sĩ Hrvatin sẽ có được những hiểu biết mới về mạch thần kinh ngủ đông. Hamster Syria có thể được tạo ra để ngủ đông trong môi trường, khiến chúng trở nên lý tưởng cho một thí nghiệm trong phòng thí nghiệm, nhưng không có dòng biến đổi gen nào sẵn có (như ở chuột), điều này khiến anh phải áp dụng các công cụ virus mới dựa trên cảm biến RNA để nhắm mục tiêu vào các quần thể tế bào cụ thể liên quan đến ngủ đông. Anh ta sẽ ghi lại hoạt động của các nơ-ron thần kinh trong quá trình ngủ đông để xác định các mạch liên quan và kiểm tra xem các mạch tương tự có được bảo tồn trong các mô hình ngủ đông và không ngủ đông khác hay không.

Xin Jin, Tiến sĩ., Trợ lý Giáo sư, Khoa Khoa học Thần kinh, Viện Nghiên cứu Scripps, La Jolla, CA

Hệ gen thần kinh in vivo ở quy mô

Khi nghiên cứu chức năng gen ở tế bào thần kinh, các nhà nghiên cứu thường phải lựa chọn giữa quy mô và độ phân giải. Màn hình toàn bộ bộ gen có thể hiển thị những gen hiện diện tổng hợp hoặc giải trình tự phiên mã có thể cho phép các nhà nghiên cứu nghiên cứu một số chức năng gen cụ thể trong các tế bào cụ thể. Nhưng đối với Tiến sĩ Xin Jin, sức mạnh của bộ gen được phát huy đầy đủ nhất khi các công cụ cho phép các nhà nghiên cứu nghiên cứu một số lượng lớn gen trên toàn bộ não và xem chúng hiện diện ở đâu cũng như nơi chúng giao nhau trong các vùng não cụ thể.

Phòng thí nghiệm của Tiến sĩ Jin đã phát triển các phương pháp song song mới in vivo các phương pháp giải trình tự để mở rộng quy mô điều tra số lượng lớn các biến thể gen và lập bản đồ sự hiện diện của chúng trong bộ não nguyên vẹn, nguyên vẹn. Khả năng lập hồ sơ hơn 30.000 tế bào cùng một lúc cho phép nhóm nghiên cứu hàng trăm gen ở hàng trăm loại tế bào và có được kết quả chỉ trong hai ngày thay vì vài tuần. Họ sẽ tiến hành khảo sát toàn bộ cơ quan, thể hiện khả năng không chỉ xác định tế bào nào bao gồm các biến thể cụ thể mà còn xác định bối cảnh của chúng trong não: chúng nằm ở đâu và chúng được kết nối như thế nào. Họ cũng sẽ áp dụng phương pháp này để nghiên cứu các gen có nguy cơ mắc bệnh và xem cách chúng phân bố trong não, điều này sẽ cung cấp những hiểu biết sâu sắc về cách thức bệnh lý xảy ra. Trong khi nghiên cứu tập trung vào não, phương pháp này có thể được áp dụng để nghiên cứu các tình trạng khác có liên quan đến một số lượng lớn gen nguy cơ.

Ann Kennedy, Tiến sĩ, Trợ lý Giáo sư, Khoa Khoa học thần kinh, Đại học Northwestern, Chicago, IL

Động lực dân số thần kinh làm trung gian cho sự cân bằng của các nhu cầu sinh tồn cạnh tranh

Để tồn tại, động vật đã phát triển một loạt các hành vi bẩm sinh như kiếm ăn, giao phối, hung hăng và phản ứng sợ hãi, mỗi hành vi được tạo thành từ một tập hợp các hành vi cụ thể khác. Trong những năm gần đây, các nhà nghiên cứu đã có thể ghi lại hoạt động thần kinh ở mô hình chuột khi chúng thực hiện các loại hành vi này. Nhưng trong thế giới thực, động vật thường phải cân nhắc và quyết định giữa nhiều hành động khẩn cấp. Nếu một con vật vừa bị thương vừa đói, phản ứng nào sẽ thắng? Và làm thế nào bộ não đạt được quyết định của nó?

Tiến sĩ Ann Kennedy đang tham gia phát triển các mô hình tính toán lý thuyết nhằm giúp nâng cao hiểu biết của chúng ta về cách đưa ra những quyết định quan trọng như thế này. Nhìn vào hoạt động thần kinh ở vùng dưới đồi của những con chuột có hành vi hung hãn, Tiến sĩ Kennedy và nhóm của bà sẽ phát triển các mô hình mạng lưới thần kinh nắm bắt được khả năng mở rộng và sự bền bỉ của hành vi này.

các trạng thái động lực hung hãn, đồng thời cung cấp cơ chế đánh đổi giữa nhiều trạng thái động lực cạnh tranh trong hành vi của động vật. Nhóm nghiên cứu sẽ sử dụng mô hình của họ để tìm hiểu xem bộ não thực hiện sự đánh đổi đó như thế nào, chẳng hạn như bằng cách thay đổi nhận thức giác quan hoặc bằng cách ngăn chặn hoạt động đầu ra của động cơ. Từ công trình này, phòng thí nghiệm của Tiến sĩ Kennedy sẽ nâng cao hiểu biết của chúng ta về cách thức hoạt động của bộ não và cách cấu trúc được tích hợp trong não giúp động vật tồn tại trong môi trường phức tạp.

Sung Soo Kim, Tiến sĩ., Trợ lý Giáo sư Sinh học Phân tử, Tế bào và Phát triển, Đại học California-Santa Barbara, Santa Barbara, CA

Đại diện thần kinh của thế giới trong quá trình điều hướng

Bất kỳ ai đã từng phải định hướng trong một căn phòng quen thuộc nhưng tối tăm đều hiểu rằng việc bộ não của chúng ta có thể định hướng môi trường xung quanh bằng cách sử dụng nhiều thông tin khác nhau, từ trong ra ngoài, bao gồm màu sắc, hình dạng và cảm giác tự chuyển động có giá trị như thế nào. Làm việc với mô hình ruồi giấm và một thiết bị thí nghiệm cải tiến mới, Tiến sĩ Sung Soo Kim và nhóm của ông sẽ điều tra những gì đang xảy ra trong não khi một con vật đang định hướng – những thông tin đầu vào nào được thu thập, chúng được xử lý như thế nào và điều đó diễn ra như thế nào đến chuyển động.

Tiến sĩ Kim làm việc với ruồi giấm vì toàn bộ tập hợp tế bào thần kinh tính toán cảm giác về phương hướng có thể được quan sát và làm nhiễu loạn. Nghiên cứu của ông sẽ điều tra làm thế nào nhiều đầu vào cảm giác được chuyển đổi thành ý thức về phương hướng và bối cảnh hành vi (từ các trạng thái bên trong như kích thích đến chuyển động của ruồi) ảnh hưởng đến quá trình xử lý phương hướng như thế nào. Chìa khóa của nghiên cứu này là một đấu trường thực tế ảo mới lạ mà nhóm của Tiến sĩ Kim đang xây dựng: Con ruồi nằm trên một giá đỡ xoay, nghĩa là nó có thể xoay theo ý muốn; các bức tường là màn hình có độ phân giải cao cung cấp tín hiệu thị giác; ống dẫn khí nhỏ mô phỏng chuyển động và gió; và một kính hiển vi rất lớn phía trên có nghĩa là toàn bộ bộ não của con ruồi có thể được chụp ảnh ngay cả khi nó quay. Bằng cách kích hoạt và làm im lặng một số quần thể tế bào thần kinh nhất định, Tiến sĩ Kim sẽ có thể tiến hành nghiên cứu xem xét vai trò kết hợp của nhận thức, nhận thức và kiểm soát vận động, ba lĩnh vực con của khoa học thần kinh hệ thống hiếm khi được kết nối trong một chương trình nghiên cứu duy nhất.

Bianca Jones Marlin, Tiến sĩ., Trợ lý Giáo sư Tâm lý học và Khoa học thần kinh, Đại học Columbia và Viện Hành vi Não bộ Zuckerman, New York, NY

Cơ chế phân tử của trí nhớ giữa các thế hệ

Ký ức về một trải nghiệm căng thẳng có thể được truyền lại cho thế hệ sau không? Nghiên cứu gần đây dường như gợi ý rằng điều đó có thể xảy ra, và Tiến sĩ Bianca Jones Marlin và nhóm của cô đã sẵn sàng điều tra xem quá trình này có thể hoạt động như thế nào ở cấp độ phân tử – những trải nghiệm gây ra nỗi sợ hãi hoặc căng thẳng trong mô hình chuột có thể gây ra những thay đổi đối với chính các tế bào thần kinh như thế nào hiện diện trong não của nó và làm thế nào những thay đổi đó có thể được di truyền bởi con cái của động vật đã trải qua căng thẳng, ngay cả khi đứa trẻ chưa bao giờ trải qua trải nghiệm tương tự.

Nghiên cứu của Tiến sĩ Marlin dựa trên khám phá rằng những thay đổi trong môi trường dẫn đến tính linh hoạt phụ thuộc vào trải nghiệm trong não. Sử dụng khả năng điều hòa nỗi sợ khứu giác – một mùi kết hợp với cú sốc nhẹ ở chân – nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng chuột sẽ sản sinh ra nhiều tế bào thần kinh khứu giác hơn để thích ứng với mùi được sử dụng. (Khi các tế bào thần kinh khứu giác trưởng thành chỉ biểu hiện 1 trong số 1.000 thụ thể khứu giác có thể có và các nhà nghiên cứu có thể xác định có bao nhiêu tế bào thần kinh có thụ thể cho mùi đã chọn.) Tỷ lệ cao hơn đó vẫn tồn tại và được mã hóa trong tinh trùng và truyền lại cho thế hệ tiếp theo (nhưng chứ không phải các thế hệ tiếp theo.) Để hiểu cách thức hoạt động của điều này, phòng thí nghiệm của Tiến sĩ Marlin sẽ nghiên cứu xem liệu chính các phân tử mùi hay chỉ đơn giản là việc kích hoạt các thụ thể liên quan sẽ kích hoạt quá trình này; làm thế nào tín hiệu được truyền từ tế bào trưởng thành đến tế bào gốc chưa trưởng thành để trở thành tế bào thần kinh khứu giác; và các túi ngoại bào có vai trò gì trong việc truyền thông tin đó. Việc học hỏi những bộ não tiếp xúc với sự thay đổi của chấn thương và tác động của điều đó đến thế hệ tương lai không chỉ có thể hỗ trợ các nhà nghiên cứu mà còn hy vọng nâng cao nhận thức về tác động sâu sắc và lâu dài của chấn thương đối với động vật có vú - bao gồm cả con người.

Nancy Padilla-Coreano, Tiến sĩ., Trợ lý Giáo sư, Khoa Khoa học Thần kinh, Đại học Y khoa Florida, Gainesville, FL

Cơ chế thần kinh của sự thay đổi giữa cạnh tranh xã hội và hợp tác

Động vật xã hội có những tương tác rất phức tạp, thường chuyển từ hợp tác sang cạnh tranh trong khoảng thời gian rất ngắn. Bộ não giúp động vật điều hướng những tình huống đó như thế nào và điều gì xảy ra ở cấp độ thần kinh để tạo điều kiện cho sự chuyển đổi giữa các trạng thái đó? Tiến sĩ Nancy Padilla-Coreano nhằm mục đích tìm hiểu các mạng lưới thần kinh liên quan đến việc sử dụng các xét nghiệm hành vi, điện sinh lý đa vị trí và phân tích học máy để xác định động lực học của mạch thần kinh đằng sau năng lực xã hội trong mô hình chuột. Những phát hiện này có thể giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn điều gì làm nền tảng cho năng lực xã hội, vốn bị cản trở trong một số rối loạn tâm thần kinh.

Nhóm của Tiến sĩ Padilla-Coreano đang sử dụng các công nghệ tiên tiến, chẳng hạn như hỗ trợ AI trong việc xác định và theo dõi hành vi của động vật cũng như các phương pháp nghiên cứu để xác định các mạch hoạt động trong quá trình hợp tác và cạnh tranh. Giả sử rằng chúng là các mạch chồng chéo, nhóm nghiên cứu sẽ thao tác từng mạch trên cùng một con vật và quan sát hành vi thay đổi như thế nào khi được đưa vào một số tình huống nhất định. Mục đích thứ hai sẽ điều tra xem đâu là thượng nguồn của các mạch đó; và người thứ ba sẽ nghiên cứu vai trò của dopamine trong quá trình này. Kết hợp lại với nhau, nghiên cứu sẽ giúp tiết lộ cách bộ não giúp các động vật sống theo bầy đàn tối ưu hóa và thay đổi, điều chỉnh hành vi xã hội dựa trên bối cảnh.

Mubarak Hussain Syed, Tiến sĩ., Trợ lý Giáo sư, Khoa Sinh học, Đại học New Mexico, Albuquerque, NM

Cơ chế phân tử điều chỉnh sự đa dạng thần kinh: Từ tế bào gốc đến mạch điện

Tiến sĩ Mubarak Hussain Syed sẽ nghiên cứu điều gì quyết định cách thức các loại tế bào thần kinh khác nhau phát sinh từ tế bào gốc thần kinh (NSC) và cách các yếu tố phát triển xác định hành vi của người trưởng thành. Làm việc với mô hình ruồi giấm, phòng thí nghiệm của Tiến sĩ Syed sẽ tập trung vào cách NSC Loại II tạo ra các loại tế bào thần kinh của phức hợp trung tâm. Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng thời điểm sinh ra của một tế bào bắt nguồn từ NSC Loại II tương quan với loại tế bào cuối cùng của nó: một số thế hệ con cháu sớm trở thành tế bào thần kinh điều hướng khứu giác, trong khi các thế hệ sau trở thành tế bào điều chỉnh giấc ngủ. Các phân tử cụ thể, bao gồm các protein liên kết RNA và các protein do hormone tạo ra, được biểu hiện theo thời gian vào thời điểm đó, được cho là có vai trò điều chỉnh số phận của các loại tế bào thần kinh.

Thông qua các thí nghiệm mất chức năng và tăng chức năng nhắm vào các protein và con đường đó, nhóm của Tiến sĩ Syed sẽ tìm hiểu cơ chế mà qua đó chúng thay đổi số phận của các tế bào thần kinh và tác động của nó đến hành vi. Các thí nghiệm tiếp theo sẽ xem xét cách các mạch của các vùng não bậc cao được hình thành, đưa ra giả thuyết rằng các loại tế bào khác trong mạch phát sinh từ các NSC khác nhau vào những thời điểm tương tự. Hơn nữa, với tư cách là người ủng hộ việc thúc đẩy giáo dục khoa học cho thanh thiếu niên từ các nhóm ít được đại diện trong lĩnh vực này, Tiến sĩ Syed sẽ làm việc thông qua chương trình của mình có tên là Pueblo Brain Science để đào tạo và cố vấn cho thế hệ các nhà khoa học thần kinh đa dạng tiếp theo khi ông tiến hành nghiên cứu của mình.

Long Chi Tan, Tiến sĩ., Trợ lý Giáo sư Sinh học Thần kinh, Đại học Stanford, Stanford, CA

Kiến trúc bộ gen 3D định hình sự phát triển và lão hóa của não như thế nào?

Việc lắp 6 tỷ cặp base DNA vào một nhân tế bào nhỏ không chỉ là một công việc đóng gói ấn tượng – đó là chìa khóa cho cách thức hoạt động của DNA. Tiến sĩ Longzhi Tan và nhóm của ông đang sử dụng một “kính hiển vi sinh hóa” mang tính cách mạng có thể hiển thị hình dạng 3D của các phân tử DNA trong tế bào với độ phân giải mà kính thiên văn quang học không thể so sánh được và trong quá trình đó, họ phát hiện ra rằng nếp gấp độc đáo có thể cho các nhà nghiên cứu biết một điều tuyệt vời. giải quyết về một tế bào. Trên thực tế, không phụ thuộc vào bất cứ điều gì khác, Tiến sĩ Tan có thể biết đoạn DNA đến từ loại tế bào nào và tuổi tương đối của động vật chứa tế bào đó, chỉ bằng cách nhìn vào hình dạng của DNA.

Kính hiển vi sinh hóa là trọng tâm của nghiên cứu sử dụng phương pháp thắt lân cận thay vì quang học. Nó xác định cặp bazơ nào gần nhau nhất, từng cặp một và có thể xây dựng một cách nhanh chóng và hợp lý một bức tranh về cấu trúc 3D của DNA chỉ bằng thông tin đó. Một phần của dự án sẽ liên quan đến việc xây dựng thế hệ tiếp theo của công cụ này để nhóm của Tiến sĩ Tan có thể định vị 3D mọi phân tử RNA trong tế bào não và vị trí của nó trong mối liên hệ với DNA gấp lại để hiểu thêm về cách chúng tương tác. Điều này sẽ đóng góp vào một cuốn sách quy tắc về việc gấp DNA có thể giúp các nhà nghiên cứu tìm ra cách điều khiển DNA và hiểu được DNA gấp sai ảnh hưởng như thế nào đến sự phát triển. Vì nếp gấp cũng bị thoái hóa theo tuổi tác nên việc hiểu được điều này ảnh hưởng như thế nào đến quá trình lão hóa có thể cung cấp những hiểu biết sâu sắc về cách đảo ngược hoặc làm chậm một số tác động của quá trình lão hóa. Mục đích cuối cùng sẽ xem xét sự đột biến và sự khác biệt gấp nếp ảnh hưởng đến sự khác biệt giữa các cá nhân như thế nào.