Ngày 16 tháng 7 năm 2018
Quỹ McKnight đã công bố ba người nhận 600.000 đô la tài trợ tài trợ thông qua Giải thưởng sáng tạo công nghệ McKnight 2018 trong Giải thưởng khoa học thần kinh, công nhận những dự án này vì tiềm năng của họ để mở rộng các công nghệ có sẵn trong lĩnh vực khoa học thần kinh. Mỗi dự án được công nhận sẽ nhận được tổng cộng 200.000 đô la trong hai năm tới, thúc đẩy sự phát triển của các công nghệ đột phá được sử dụng để lập bản đồ, giám sát và mô hình hóa chức năng não. Những người được trao giải năm 2018 là:
- Michale S. Phí, Tiến sĩ, thuộc Viện Công nghệ Massachusetts, để nghiên cứu trên kính hiển vi thu nhỏ đặc biệt để quan sát hoạt động thần kinh ở chim biết hót, cộng với công nghệ xử lý dữ liệu mới để hỗ trợ nó, đưa ra những quan điểm chưa từng có về bộ não khi nó học.
- Marco Gallio, Tiến sĩ, Đại học Tây Bắc, có dự án liên quan đến việc tạo ra các phương pháp mới để nối lại các kết nối synap trong não sống của ruồi giấm và xác nhận chúng bằng cách khám phá các liên kết giữa hành vi học được và bẩm sinh.
- Sam Sober, Tiến sĩ, Đại học Emory, và Muhannad Bakir, Tiến sĩ, thuộc Viện Công nghệ Georgia, đang phát triển một loại mảng điện cực linh hoạt mới với xử lý dữ liệu trên tàu có thể ghi lại số lượng lớn các gai trong các sợi cơ của chim và động vật có vú tự do, để có được những hiểu biết mới về cách thức kiểm soát tín hiệu của não.
(Tìm hiểu thêm về từng dự án nghiên cứu dưới đây.)
Về Giải thưởng Công nghệ McKnight
Kể từ khi thành lập Giải thưởng Công nghệ năm 1999, Quỹ hỗ trợ thần kinh McKnight đã đóng góp hơn 13 triệu đô la cho các công nghệ tiên tiến cho khoa học thần kinh. Quỹ Endowment đặc biệt quan tâm đến công việc có những cách tiếp cận mới và mới lạ để thúc đẩy khả năng thao túng và phân tích chức năng não. Các công nghệ được phát triển với sự hỗ trợ của McKnight cuối cùng phải được cung cấp cho các nhà khoa học khác.
Mark Một lần nữa, thật vui mừng khi thấy sự khéo léo trong công việc phát triển công nghệ thần kinh mới, ông Markus Meister, tiến sĩ, chủ tịch ủy ban giải thưởng và giáo sư khoa học sinh học Anne P. và Benjamin F. Biaggini tại Caltech . Phần thưởng của năm nay tài trợ cho một loạt các dự án đầy cảm hứng: từ kính hiển vi cầm tay thu nhỏ đến các điện cực linh hoạt có thể theo dõi tín hiệu cơ trong động vật chuyển động, đến hộp công cụ phân tử cho phép não bộ hoạt động trở lại. Đổi mới trong khoa học não là sống và tốt.
Ủy ban tuyển chọn năm nay cũng bao gồm Adrienne Fairhall, Timothy Holy, Loren Looger, Liqun Luo, Mala Murthy và Alice Ting, những người đã chọn Giải thưởng sáng tạo công nghệ McKnight 2018 trong Giải thưởng khoa học thần kinh của 97 ứng viên.
Thư dự định cho Giải thưởng Sáng tạo Công nghệ 2019 trong Giải thưởng Thần kinh học sẽ đến vào Thứ Hai ngày 3 tháng 12 năm 2018. Để biết thêm thông tin về các giải thưởng, vui lòng truy cập www.mcknight.org/programs/the-mcknight-endowment-fund-for-neuroscience/tĩ-awards
2018 MCKNIGHT ĐỔI MỚI CÔNG NGHỆ TRONG GIẢI THƯỞNG CẦN THIẾT
Michale S. Phí, Tiến sĩ, Glen V. và Phyllis F. Dorflinger Giáo sư Khoa học Máy tính và Hệ thống, Khoa Khoa học Não và Khoa học, Viện Công nghệ Massachusetts; và điều tra viên, Viện nghiên cứu não McG McG
Công nghệ mới để chụp ảnh và phân tích quỹ đạo không gian trạng thái thần kinh ở động vật nhỏ có hành vi tự do
Nghiên cứu hoạt động thần kinh trong não của động vật là một thách thức lâu dài đối với các nhà nghiên cứu. Các phương pháp hiện tại là không hoàn hảo: kích thước hiện tại của kính hiển vi đòi hỏi động vật phải bị hạn chế trong hoạt động của chúng và những kính hiển vi này cung cấp một tầm nhìn hạn chế về các tế bào thần kinh. Bằng cách tạo ra những đột phá trong thu nhỏ kính hiển vi, Tiến sĩ Phí và phòng thí nghiệm của ông đang phát triển các công cụ cần thiết để xem những gì đang diễn ra trong não của động vật trong khi động vật có thể tự do thực hiện các hành vi tự nhiên.
Kính hiển vi gắn trên đầu cho phép Tiến sĩ Phí quan sát những thay đổi trong não của những con chim non khi chúng học hát những bài hát của chúng. Khi họ lắng nghe, lặp lại và học hỏi, Tiến sĩ Phí ghi lại các mạch thần kinh phát triển như một phần của quá trình học tập phức tạp này. Các mạch này có liên quan đến các mạch của con người hình thành trong quá trình học phức tạp các chuỗi động cơ, chẳng hạn như học lái xe đạp và bị gián đoạn trong một số điều kiện bao gồm cả bệnh Parkinson. Với mục đích của mình là ghi lại một quá trình học tập tự nhiên, điều quan trọng là có thể ghi lại hoạt động thần kinh trong các hành vi tự nhiên.
Ngoài việc thu nhỏ, kính hiển vi mới sẽ có khả năng ghi lại một số lượng tế bào thần kinh lớn hơn so với các kỹ thuật khác được sử dụng trên động vật có hành vi tự do và sẽ được kết hợp với phân tích dữ liệu mới cho phép các nhà nghiên cứu thực hiện quan sát trong thời gian thực và điều chỉnh chúng thí nghiệm, đẩy nhanh quá trình nghiên cứu. Nó sẽ có các ứng dụng ngay lập tức và rộng rãi cho các nhà nghiên cứu khám phá tất cả các loại hành vi não ở động vật nhỏ.
Marco Gallio, Tiến sĩ, Trợ lý Giáo sư, Khoa Thần kinh học, Đại học Tây Bắc
Kết nối lại dây trong não sống
Nghiên cứu này nhằm mục đích mở rộng sự hiểu biết của chúng ta về cách thức bộ não hoạt động bằng cách cho phép các nhà khoa học cắt tỉa có chọn lọc các kết nối synap và khuyến khích các kết nối mới giữa các tế bào thần kinh. Việc nối lại não này sẽ cho phép các nhà nghiên cứu hiểu chính xác hơn những kết nối nào đóng vai trò trong các tập hợp cụ thể của các hiệu ứng thần kinh.
Mỗi tế bào thần kinh trong một mạch não kết nối với nhiều mục tiêu. Mỗi mục tiêu có thể có một chức năng duy nhất và do đó xử lý cùng một thông tin đến theo một cách hoàn toàn khác nhau. Ví dụ, một số tế bào thần kinh cụ thể trong não ruồi giấm mang thông tin về môi trường bên ngoài được sử dụng để nhanh chóng thoát khỏi các mối đe dọa sắp xảy ra (một hành vi bẩm sinh), nhưng cũng tạo ra các mối liên hệ lâu dài thông qua học tập.
Công nghệ được đề xuất sẽ cho phép các nhà nghiên cứu xác định chính xác các kết nối quan trọng đối với từng quy trình bằng cách loại bỏ có chọn lọc các khớp thần kinh đến các trung tâm học tập trong khi vẫn giữ nguyên các kết nối khác. Dự án nhằm mục đích sử dụng kỹ thuật di truyền để tạo ra các protein thiết kế sẽ làm trung gian cho lực đẩy hoặc lực hút / độ bám dính giữa các đối tác synap được xác định di truyền trong não nguyên vẹn của động vật sống. Ngoài việc chứng minh rằng việc tái tạo bộ não này là có thể, nghiên cứu sẽ dẫn đến các chủng ruồi giấm mới với di truyền độc đáo có thể được chia sẻ ngay lập tức với các nhà nghiên cứu khác. Theo thiết kế, những công cụ này có thể dễ dàng được sửa đổi để sử dụng trong bất kỳ mô hình động vật nào hoặc áp dụng cho các phần khác nhau của não, cho phép một lớp nghiên cứu thần kinh hoàn toàn mới có ý nghĩa sâu sắc đối với sự hiểu biết của chúng ta về cách thức hoạt động của bộ não con người.
Sam Sober, Tiến sĩ, Phó Giáo sư, Khoa Sinh học, Đại học Emory; và Muhannad Bakir, Tiến sĩ, Giáo sư, Trường Kỹ thuật Điện và Máy tính và Phó Giám đốc, Trung tâm Kết nối và Bao bì, Viện Công nghệ Georgia
Mảng điện cực linh hoạt cho các bản ghi quy mô lớn của gai từ các sợi cơ trong chuột cư xử tự do và chim biết hót
Sự hiểu biết của chúng ta về cách não điều phối hoạt động của cơ trong hành vi lành nghề đã bị hạn chế bởi công nghệ được sử dụng để ghi lại hoạt động đó - thông thường, dây được chèn vào cơ chỉ có thể phát hiện hoạt động tổng hợp của nhiều tín hiệu riêng lẻ mà hệ thần kinh sử dụng để kiểm soát cơ bắp. Tiến sĩ. Sober và Bakir đang phát triển những gì thực chất là mảng cảm biến độ phân giải cao (một bộ nhiều cảm biến nhỏ), giải quyết nhiều vấn đề này bằng cách cho phép các nhà nghiên cứu phát hiện và ghi lại các tín hiệu điện rất chính xác từ các sợi cơ riêng lẻ.
Cảm biến đề xuất có nhiều máy dò ghi lại từ một cơ mà không làm hỏng nó. (Các phương pháp tiếp cận trước đó dựa vào dây dẫn có thể làm hỏng cơ khi chèn, đặc biệt là cơ nhỏ được sử dụng trong các kỹ năng vận động tinh.) Các mảng được chế tạo từ các vật liệu linh hoạt phù hợp với hình dạng của cơ và thay đổi hình dạng khi động vật di chuyển. Hơn nữa, vì các mảng thu thập dữ liệu nhiều hơn theo cấp số nhân so với các thiết bị trước đó, chúng có các mạch tích hợp để thu thập và đóng gói dữ liệu trước khi truyền tín hiệu đến máy tính của nhà nghiên cứu.
Một phiên bản nguyên mẫu của mảng đã tiết lộ những hiểu biết mới: trước đây, người ta tin rằng hệ thống thần kinh kiểm soát hoạt động của cơ bằng cách chỉ điều chỉnh tổng số gai điện được gửi đến một cơ. Nhưng phát hiện chính xác cho thấy các biến thể cấp mili giây trong các mẫu thời gian đa đột biến thay đổi cách cơ bắp kiểm soát hành vi. Các mảng mới sẽ được thiết kế để sử dụng cho chuột và chim biết hót và sẽ giúp chúng ta hiểu được sự kiểm soát thần kinh của nhiều hành vi lành nghề khác nhau và có khả năng cung cấp những hiểu biết mới về các rối loạn thần kinh ảnh hưởng đến kiểm soát vận động.
