2023 年麦克奈特学者奖

麦克奈特神经科学捐赠基金董事会很高兴地宣布，已选出 10 名神经科学家获得 2023 年麦克奈特学者奖。这是麦克奈特第一年根据该计划的新准则颁发这些奖项，该准则更加强调增加多样性、公平性和包容性，以提高我们工作的卓越性和影响力。

麦克奈特学者奖授予处于建立自己的独立实验室和研究事业的早期阶段并且表现出对神经科学的承诺的年轻科学家。自 1977 年设立该奖项以来，这一享有盛誉的早期职业奖项已资助了 260 多名创新研究人员，并促成了数百项突破性发现。

“委员会很高兴祝贺一批杰出的新学者，”颁奖委员会主席、杜克大学医学院乔治·巴特·盖勒神经生物学教授理查德·穆尼博士说。 “每个人都致力于解决神经科学中最基本的问题，从识别构建神经系统的分子到解密神经计算，使我们能够看到、学习新技能，甚至形成社会纽带。”

以下每位麦克奈特学者奖获得者将在三年内每年获得 $75,000 美元。

今年的麦克奈特学者奖共有 56 名申请者，代表了美国最优秀的年轻神经科学教师。教师在担任全职教师职位的头四年内有资格获得该奖项。除穆尼外，学者奖评选委员会还包括哈佛大学博士戈登·菲舍尔 (Gordon Fishell)；马克·戈德曼 (Mark Goldman)，博士，加州大学戴维斯分校； Kelsey Martin，医学博士、哲学博士，西蒙斯基金会；詹妮弗·雷蒙德，博士，斯坦福大学； Vanessa Ruta，博士，洛克菲勒大学；和迈克尔·沙德伦 (Michael Shadlen)，哥伦比亚大学医学博士、哲学博士。

明年奖项的申请时间表将于八月公布。有关麦克奈特神经科学奖励计划的更多信息，请访问 捐赠基金的网站.

关于McKnight神经科学捐赠基金

麦克奈特神经科学捐赠基金是一个独立组织，由明尼苏达州明尼阿波利斯麦克奈特基金会单独资助，由来自全国各地的著名神经科学家组成的委员会领导。麦克奈特基金会自 1977 年以来一直支持神经科学研究。该基金会于 1986 年设立了捐赠基金，以实现创始人 William L. McKnight（1887-1979）的意图之一。作为 3M 公司的早期领导者之一，他对记忆和脑部疾病有着个人兴趣，并希望将自己的部分遗产用于帮助寻找治疗方法。除了学者奖之外，捐赠基金还通过麦克奈特脑部疾病神经生物学奖向致力于将通过转化和临床研究获得的知识应用于人类大脑疾病的科学家提供资助。

2023 年麦克奈特学者奖

伊什梅尔·阿卜杜斯·萨布尔博士， 纽约州哥伦比亚大学生物科学和祖克曼心脑行为研究所助理教授

奖励触摸行为的皮肤-大脑轴

社交接触是一种关键的刺激因素，是人类体验的基础，从养育他人、建立社会纽带到性接受。阿卜杜斯-萨布尔之前的研究通过小鼠模型和光遗传学研究表明，皮肤神经细胞和大脑之间存在直接联系，并且专用细胞专门针对某些触摸线索进行调整。这些细胞对于引发特定的物理反应是必要且充分的——激活这些细胞会导致小鼠做出反应，就好像它们收到了与交配相关的触摸一样，即使没有其他小鼠在场；停用它们会导致反应下降，即使与社交互动相结合也是如此。

在他的新研究中，Abdus-Saboor 和他的团队旨在定义皮肤中的神经元如何触发大脑中独特的积极信号，以及大脑如何接收和处理这些信号作为奖励，以及识别不同功能所需的触觉神经元。触摸场景（养育幼崽与梳理毛发或玩耍）。第三个目标是确定这些细胞上的哪些传感器可以识别触摸。这项研究将揭示更多关于皮肤与大脑的联系，为研究社会障碍的研究人员提供潜在的应用。

亚斯明·沙迈勒博士., 纽约州纽约市哥伦比亚大学神经科学系和祖克曼心脑行为研究所助理教授

感知视觉形式的皮层回路

在灵长类动物中，大脑皮层的大约 30% 专门用于处理视觉信息。 El-Shamayleh 博士正在利用新技术，致力于对大脑如何检测和识别我们所看到的物体进行详细的机械理解。 El-Shamayleh 的研究重点关注皮质区 V4，揭示了该大脑区域中各种类型的神经元如何支持我们感知视觉物体形状的能力。

皮质区 V4 与世界上物体的形状高度协调。该区域的单个神经元专门用于检测沿物体轮廓的各种弯曲部分：凸出的突起或凹入的凹痕。这些偏好凸面和凹面的神经元的不同集合可以根据它们包含的凸面和凹面轮廓的组合来检测不同的物体。例如，一组神经元可能检测到香蕉，而另一组神经元可能检测到菠萝。基于这些关键见解，并在灵长类动物模型中使用基于病毒载体的光遗传学的新颖应用，El-Shamayleh 正在以前所未有的精度记录和操纵特定 V4 神经元组的活动。这项研究正在确定皮层 V4 区域中各种类型的神经元如何相互作用来处理物体的形状，以及该区域的神经活动如何与我们对物体凸面和凹面部分的感知联系起来。了解这些过程将解开有关灵长类动物大脑如何处理视觉信息的细节。此外，这项研究中建立的技术创新也将促进未来灵长类动物大脑功能和灵长类特定行为的机制研究。

维克拉姆·加达卡博士， 纽约州纽约市哥伦比亚大学神经科学系和祖克曼心脑行为研究所助理教授

求爱和一夫一妻制的神经机制

虽然对动物如何学习和执行行为进行了大量研究，但很少有人关注一只动物在社交互动中如何评估另一只动物的表现。在鸣禽中，大多数研究都关注雄性通过唱歌来吸引配偶时大脑中发生的情况，而不是雌鸟在听雄性鸣叫时大脑中发生的情况。 Gadagkar 博士的新研究旨在填补这一空白，为这些复杂的求爱互动创建更完整的图景，并帮助扩大神经研究范围，将经常被忽视的女性大脑纳入其中。

Gadagkar 博士的工作将着眼于大脑中名为 HVC 的部分，这是一种已知在男性中活跃的感觉运动核，可以在学习和表演歌曲时保持时间。他和他的实验室首次记录女性 HVC 在聆听和评估男性歌曲时发生的情况，以测试这些神经元是否在她的大脑中编码男性歌曲的表征。其次，Gadagkar 博士将检查女性如何进行评估，是否将当前表现与之前的表现进行比较，以及检测到错误时神经元会做什么。最后，研究将着眼于多巴胺系统，看看大脑如何表现出对最具吸引力的表现的偏好。这也将提供对一夫一妻制的大脑机制的深入了解，因为这些鸣禽终生交配，并利用歌曲来形成和维持它们的联系。

稻垣英彦博士， 马克斯普朗克佛罗里达神经科学研究所，朱庇特，佛罗里达州

运动学习背后的突触机制和网络动力学

学习一项新技能需要大脑改变其电路，这一过程称为可塑性。尽管已经进行了大量研究来确定大脑网络如何执行技能，但人们对学习新技能的机制了解甚少。稻垣博士和他的团队正在努力将学习过程中涉及的细胞和过程归零。研究表明，有计划的运动是由不同的大脑区域控制的，专家动物与新手动物之间的连接是不同的。但这些联系是如何到达那里的呢？

通过在小鼠模型中使用体内 2 光子成像和大规模电生理学，稻垣博士和他的团队现在可以在细胞水平上观察学习新技能时发生的变化 - 在这种情况下，学习新的时机那个行动。他们观察到，当动物在收到提示后学习在不同时间移动时，大脑活动发生变化，了解这些变化如何发生将揭示学习过程的机制。通过基因操作，研究人员能够激活或抑制与可塑性相关的蛋白质，他们的目标不仅是揭示大脑发生了什么变化，还包括这些变化是如何引发和巩固的。观察动物的行为变化将使团队能够将细胞水平上发生的事情与我们惊人的学习和维持技能的能力联系起来。更多地了解学习的运作方式可能会对学习障碍的研究产生影响。

佩里·库尔尚博士， 纽约布朗克斯阿尔伯特爱因斯坦医学院助理教授

揭示突触发育的机制，从分子到行为

突触是神经元之间发送和接收信号的地方，是行为背后的神经回路功能的关键。 Kurshan 博士研究的目的是了解突触如何在分子水平上发育以及突触发育如何影响行为。主要模型认为，一类称为突触细胞粘附分子 (sCAM) 的蛋白质启动了这一过程，其中一类称为神经毒素的 sCAM 家族与自闭症等神经发育障碍高度相关，特别指出。但体内研究表明，敲除神经毒素并不能消除突触。那么这个过程是如何进行的呢？

Kurshan 博士使用蛔虫 秀丽隐杆线虫 作为解决这个问题的模型系统。她的研究表明，突触前胞质支架蛋白可能与细胞膜自我结合，然后招募神经毒素来稳定突触。在她的新研究中，她和她的实验室利用成像、蛋白质组学、计算模型和转基因操作，旨在确定涉及哪些蛋白质和细胞膜成分以及它们如何相互作用。进一步的目标是研究神经毒素的不同变体（短的和长的），以了解它们的作用是什么，以及它们的丢失如何导致电路和行为缺陷。这项研究对一系列与突触缺陷有关的神经系统疾病具有影响。

斯科特·林德曼博士， 斯坦福大学统计学和吴蔡神经科学研究所助理教授，加利福尼亚州斯坦福

用于发现神经和行为数据结构的机器学习方法

林德曼博士对神经科学的贡献不在于实验室实验或神经记录，而在于开发机器学习方法，可以管理此类研究产生的海量数据并从中提取见解。借助现代技术，研究人员正在捕获大脑中大量神经元的高分辨率记录，同时长时间观察自由行为的动物的行为。 Linderman 和他的团队与研究实验室合作开发概率机器学习方法来查找所有数据中的模式。

林德曼的实验室专门专注于计算神经行为学和概率建模——本质上是弄清楚如何构建统计模型并使之适合研究人员当今产生的数据类型。他正在进行和未来的项目展示了机器学习应用于神经研究的广泛方式：一个项目着眼于多巴胺释放对行为的影响，另一个项目是比较神经调节剂血清素的神经和行为影响，第三个项目是研究终身非洲绿松石鳉鱼自由活动的视频记录——此类数据的数量和复杂性使得研究人员无法使用传统方法进行有效解析。林德曼作为实验合作者的综合合作伙伴来开展这项工作，通过开发解决神经生物学问题的方法也有助于推动统计学和机器学习领域的发展。

斯韦塔·穆尔蒂博士， 俄勒冈健康与科学大学沃勒姆研究所助理教授，俄勒冈州波特兰

指导细胞形态学的机械感觉

机械感觉——或者说细胞或神经元对物理力的检测——是一种令人惊讶的微妙和多用途功能，由细胞膜上的某些离子通道（以及其他蛋白质）介导。一个明显的例子是触觉——神经元可以检测压力、拉伸等。 Murthy 博士的实验室正在深入研究一种对神经健康具有深远影响的小规模机械感觉实例：髓鞘形成过程，其中称为少突胶质细胞 (OL) 的特殊细胞在神经周围形成鞘，以改善传导。

据推测，机械线索（以及其他因素）可以控制 OL 形态和髓鞘形成，但潜在的机制仍然未知。 Murthy 的实验室正在研究在 OL 中表达的机械激活离子通道 TMEM63A，以揭示这些通道如何介导髓鞘形成，进而揭示机械线索如何指导这一过程。利用体外膜片钳技术和基因操作，Murthy 将确认 OL 机械敏感性以及它是否由 TMEM63A 介导，然后通过比较具有或不具有 TMEM63A 基因的处于不同发育阶段的小鼠大脑来评估髓鞘形成对 TMEM63A 的依赖性沉默了。最后，使用斑马鱼的体内实验将实时观察和记录髓鞘形成，并确定该过程对 TMEM63A 的依赖性。了解髓鞘形成如何发挥作用以及如何失败，将有助于研究人员研究一系列与髓鞘形成相关的疾病，例如髓鞘形成性脑白质营养不良，并扩大对机械感觉的理解。

卡蒂克·谢卡尔博士， 化学与生物分子工程/海伦威尔斯神经科学研究所，加州大学伯克利分校，伯克利，加利福尼亚州

视觉系统中神经多样性和模式的进化

谢卡尔博士的实验室致力于了解不同的神经类型及其组织如何进化以满足不同动物的需求。他的研究重点是大脑的视觉系统，特别是视网膜和初级视觉皮层，这些系统在经过数亿年进化的物种中都保存得非常好。通过了解不同物种视网膜中的神经元组成以及这些神经元的组织方式，他希望揭示进化如何适应不同的视觉需求，并进一步揭示神经网络和大脑进化的遗传基础。

谢卡尔的研究将研究几种脊椎动物（从鱼类到鸟类再到哺乳动物）视网膜中神经元类型的进化保守性和分化，并使用计算方法来重建神经多样性的进化。他将研究进化是否导致新类型的兴起或现有类型的修改，包括形态、功能或连通性的变化。同时进行的工作将研究视觉皮层（所有哺乳动物共有的结构），并将重点追踪被称为“关键时期”的早期发育时期的起源，在这个时期，大脑中的神经网络对感官体验表现出精致的可塑性。这项研究将有助于揭示视觉系统中如何发生进化适应，这也将为进一步研究大脑其他部分如何进化指明道路。 Shekhar 方法的指导原则是与工程师、神经科学家、临床医生和计算科学家的跨学科合作可以带来新的方法来解决神经科学中的一些重大问题。

坦尼娅·西皮博士， 纽约大学格罗斯曼医学院助理教授，纽约州纽约市

多巴胺运动信号对纹状体细胞和突触的调节

多巴胺可能是最广为人知的神经调节剂，很大程度上是因为它在奖励信号中发挥的作用。然而，多巴胺在运动中也发挥着关键作用，帕金森病（一种多巴胺紊乱）患者无法启动运动就清楚地证明了这一点。 Sippy 博士旨在通过非常精确的体内多巴胺波动与目标神经元膜电位的测量，帮助更多地了解多巴胺如何参与运动。

膜电位记录使 Sippy 博士的实验室成员能够测量已知受神经调节影响的神经元的两个特性：1）突触输入的强度；2）神经元的兴奋性，决定它们如何响应这些输入。但同时测量一个细胞中的多巴胺波动和膜电位是非常困难的。西皮的工作取决于这样的发现：多巴胺活动在大脑的两个半球中镜像，因此可以在相反的两侧进行多巴胺活动和膜电位的测量，并且仍然具有强相关的结果。通过这些记录，Sippy 将以光遗传学方式操纵多巴胺系统，并观察激活或抑制多巴胺如何影响目标神经元的特性，以及这如何影响动物的行为。

莫里尔·泽利科夫斯基博士， 犹他大学助理教授，犹他州盐湖城

社会孤立的神经肽能皮层控制

长期的社会孤立会对哺乳动物的生活产生负面影响，导致认知能力下降、心脏病和行为改变，包括攻击性急剧上升。虽然许多研究着眼于自然形式的攻击的皮层下控制，例如那些以领土防御或后代保护为特征的研究，但很少有人研究攻击的病理形式或其自上而下的控制。泽利科夫斯基博士的目标是更好地了解由于长期社会孤立而导致攻击性增加的机制和皮层回路。

使用小鼠模型进行的初步研究确定了神经肽速激肽 2 (Tac2) 作为皮层下神经调节剂对孤立引起的恐惧和攻击性的作用——当 Tac2 信号传导被抑制时，孤立小鼠的攻击性就会减少；当被激活时，即使在非隔离的小鼠中，攻击性也会增加。重要的是，在社会隔离后，Tac2 在内侧前额叶皮层 (mPFC) 中也被发现上调，但其在皮层中的功能仍不清楚。现在，进一步的研究将准确检验 mPFC 中的 Tac2 中间神经元如何介导社会孤立动物的攻击性。该研究对经历过社会孤立并在其空间中遇到同性“入侵者”小鼠的小鼠进行细胞类型特异性扰动。机器学习用于识别行为簇，并将其映射到成像的大脑活动。通过了解隔离如何改变哺乳动物的大脑，未来的研究人员或许能够更好地了解长期社会剥夺对人类的影响，以及如何解决这些问题。