saltar al contenido

Awardees

2019-2020

Gilad Evrony, MD, Ph.D., Profesor Asistente, Centro de Genética y Genómica Humana, Depts. de Pediatría y Neurociencia y Fisiología, Universidad de Nueva York Langone Health

“TAPESTRY: una tecnología multiótica de una célula para el trazado de linajes de alta resolución del cerebro humano”

Es de conocimiento general que cada ser humano comienza como una sola célula con un solo conjunto de "instrucciones" de ADN, pero los detalles de cómo esa célula se convierte en billones, incluidas las decenas de miles de millones de células en el cerebro, aún son en gran parte desconocidos. La investigación del Dr. Evrony tiene como objetivo desarrollar una tecnología llamada TAPESTRY, que puede iluminar este proceso al construir un "árbol genealógico" de células cerebrales, que muestra qué células progenitoras dan origen a los cientos de tipos de células maduras en el cerebro humano.

La tecnología puede resolver algunos de los problemas clave que enfrentan los investigadores que estudian el desarrollo del cerebro humano. El método clave para estudiar el desarrollo mediante el rastreo de linajes (introducir marcadores en células de animales inmaduros y luego estudiar cómo se transmiten esos marcadores a su progenie) es imposible en los seres humanos porque es invasivo. El trabajo anterior del Dr. Evrony junto con sus colegas ha demostrado que las mutaciones que ocurren naturalmente pueden usarse para rastrear linajes en el cerebro humano. TAPESTRY pretende avanzar y escalar este enfoque resolviendo varias limitaciones de los métodos actuales. Primero, el trazado del linaje requiere un aislamiento y una amplificación más confiables de las pequeñas cantidades de ADN de células individuales. En segundo lugar, una comprensión detallada del desarrollo del cerebro humano debe ser rentable para permitir el perfil de miles o decenas de miles de células individuales. Finalmente, también necesita mapear los fenotipos de las células, no solo viendo cuán estrechamente están relacionadas las células, sino también qué tipo de células son. TAPESTRY busca resolver estos retos.

El enfoque del Dr. Evrony es aplicable a todas las células humanas, pero es de especial interés en los trastornos cerebrales. Una vez que se mapean los linajes cerebrales sanos, se pueden usar como una línea de base para ver cómo difiere el desarrollo cerebral en individuos con diversos trastornos que probablemente surjan en el desarrollo, como el autismo y la esquizofrenia.

Iaroslav 'Alex' Savtchouk, Ph.D., Profesor Asistente, Departamento de Ciencias Biomédicas, Universidad Marquette

“Imágenes panópticas rápidas de volúmenes cerebrales mediante estereoscopia cuadrangular con marca de tiempo”

Las técnicas modernas de imágenes cerebrales ópticas permiten la observación de una capa delgada del cerebro, pero la imagen de mucha actividad cerebral en el espacio tridimensional, como un volumen de cerebro, ha demostrado ser desalentadora. El Dr. Savtchouk ha desarrollado un enfoque que permite a los investigadores ver lo que está sucediendo no solo en la superficie de un cerebro, sino en lo profundo y en una resolución espacio-temporal mucho más alta que nunca.

El proceso central, la microscopía de dos fotones, capta la actividad cerebral al buscar la fluorescencia en las células cerebrales modificadas genéticamente de los animales de laboratorio. Con un solo láser, la información de profundidad se registra muy lentamente. Con dos rayos láser, los investigadores obtienen esencialmente una visión binocular: pueden ver lo que está más cerca y más lejos, pero todavía hay "sombras" visuales donde no se puede ver nada (por ejemplo, cuando una persona mira el borde de un tablero de ajedrez, algunas piezas puede estar bloqueado por piezas más cercanas.) El Dr. Savtchouk está resolviendo este problema con la adición de dos rayos láser adicionales, que proporcionan una visión cuádruple y reducen en gran medida los puntos ciegos. También está secuenciando el tiempo de los láseres, que pulsan rápidamente, para que los investigadores sepan qué láser vio qué actividad, fundamental para construir un modelo tridimensional preciso en el tiempo.

El proyecto del Dr. Savtchouk primero consiste en diseñar el sistema en simulaciones por computadora y luego probar su aplicación con modelos de mouse. Su objetivo es desarrollar formas de actualizar los microscopios de dos fotones existentes mediante la adición de rayos láser y las actualizaciones de hardware y software, lo que permite a los laboratorios beneficiarse de la tecnología sin tener que pagar por un sistema completamente nuevo.

Nanthia Suthana, Ph.D. Profesor asociado, Departamento de Psiquiatría y Ciencias del comportamiento biológico, Universidad de California, Los Ángeles

“Grabación inalámbrica y programable y estimulación de la actividad cerebral profunda en humanos que se mueven libremente inmersos en realidad virtual (o aumentada)”

El estudio de los fenómenos neurológicos humanos presenta muchos desafíos: los cerebros humanos no pueden estudiarse directamente como los cerebros de los animales, y es difícil recrear (y registrar los resultados de) los fenómenos en un entorno de laboratorio. La Dra. Suthana propone desarrollar un sistema que use realidad virtual y aumentada para crear escenarios de prueba realistas para sus sujetos. Ella usa datos registrados por dispositivos cerebrales implantables utilizados en el tratamiento de la epilepsia.

Cientos de miles de personas han implantado estos dispositivos, y muchos de los dispositivos implantados permiten la programación inalámbrica y la recuperación de datos. El enfoque de la Dra. Suthana se aprovecha de este último: estos dispositivos registran todo tipo de actividad cerebral profunda, y puede acceder a los datos registrados mientras los sujetos interactúan en experimentos basados en VR o AR. Es importante destacar que los sujetos pueden moverse libremente ya que llevan consigo el monitor de actividad cerebral y el dispositivo de grabación. La captura de movimiento y las mediciones biométricas se pueden realizar simultáneamente, reuniendo una imagen completa de las respuestas.

El Dr. Suthana está trabajando con un equipo multidisciplinario para que el sistema funcione; Este equipo incluye ingenieros eléctricos, físicos e informáticos. Es necesario establecer datos básicos como la latencia de la señal para que los datos se puedan sincronizar y medir con precisión. En última instancia, cree que los humanos de comportamiento libre que interactúan con las simulaciones más realistas posibles permitirán a los investigadores comprender con mayor precisión cómo funciona el cerebro. Además de las preguntas neurológicas básicas, como la actividad cerebral y las respuestas físicas que acompañan a las acciones o reacciones específicas a los estímulos, el sistema se muestra prometedor para la investigación del trastorno de estrés postraumático y otras condiciones en las que se pueden simular los desencadenantes ambientales en un entorno virtual controlado.

2018-2019

Michale S. Fee, Ph.D., Glen V. y Phyllis F. Dorflinger, profesora de neurociencia computacional y de sistemas, Departamento de Cerebro y Ciencias Cognitivas, Instituto de Tecnología de Massachusetts; e investigador, McGovern Institute for Brain Research

“Nuevas tecnologías para obtener imágenes y analizar las trayectorias del espacio de estado neural en pequeños animales de comportamiento libre”

El estudio de la actividad neuronal en los cerebros de los animales es un desafío de larga data para los investigadores. Los enfoques actuales son imperfectos: el tamaño actual de los microscopios requiere que los animales tengan una actividad restringida, y estos microscopios ofrecen un campo de visión limitado de las neuronas. Al hacer avances en la miniaturización con microscopio, el Dr. Fee y su laboratorio están desarrollando las herramientas necesarias para ver qué sucede en el cerebro de un animal, mientras que el animal es libre de realizar comportamientos naturales.

El microscopio montado en la cabeza permite al Dr. Fee observar los cambios en los cerebros de las aves juveniles mientras aprenden a cantar sus canciones. Mientras escuchan, repiten y aprenden, el Dr. Fee documenta los circuitos neuronales que se desarrollan como parte de este complejo proceso de aprendizaje. Estos circuitos están relacionados con los circuitos humanos que se forman durante el aprendizaje complejo de secuencias motoras, como aprender a andar en bicicleta, y se interrumpen en ciertas condiciones, incluida la enfermedad de Parkinson. Dado su objetivo de documentar un proceso de aprendizaje natural, es de vital importancia poder registrar la actividad neuronal durante los comportamientos naturales.

Además de la miniaturización, el nuevo microscopio tendrá la capacidad de registrar un orden de magnitud más neuronas que otras técnicas utilizadas en animales de comportamiento libre y se combinará con un nuevo análisis de datos que permitirá a los investigadores realizar observaciones en tiempo real y ajustar su Experimentos, acelerando el proceso de investigación. Tendrá aplicaciones inmediatas y amplias para los investigadores que exploran todo tipo de comportamientos cerebrales en animales pequeños.

Marco Gallio, Ph.D., Profesor Asistente, Departamento de Neurobiología, Universidad Northwestern

“Re-cableando conexiones en el cerebro vivo”

Esta investigación tiene como objetivo ampliar nuestra comprensión de cómo funcionan los cerebros permitiendo a los científicos podar de forma selectiva las conexiones sinápticas y fomentar nuevas conexiones entre las neuronas. Este nuevo cableado del cerebro permitirá a los investigadores comprender con mayor precisión qué conexiones desempeñan un papel en subconjuntos específicos de efectos neurológicos.

Cada neurona dentro de un circuito cerebral se conecta a múltiples objetivos. Cada objetivo puede tener una función única y, por lo tanto, procesar la misma información entrante de una manera completamente diferente. Por ejemplo, algunas neuronas específicas en el cerebro de la mosca de la fruta llevan información sobre el entorno externo que se usa para alejarse rápidamente de amenazas inminentes (un comportamiento innato), pero también para producir asociaciones duraderas a través del aprendizaje.

La tecnología propuesta permitirá a los investigadores identificar las conexiones que son fundamentales para cada proceso mediante la eliminación selectiva de las sinapsis de los centros de aprendizaje, dejando intactas todas las demás conexiones. El objetivo del proyecto es utilizar la ingeniería genética para producir proteínas de diseño que medien la repulsión o la atracción / adhesión entre socios sinápticos definidos genéticamente en el cerebro intacto de los animales vivos. Además de demostrar que este tipo de recableado de cerebros es posible, la investigación dará como resultado nuevas cepas de moscas de la fruta con una genética única que se puede compartir de inmediato con otros investigadores. Por diseño, estas herramientas pueden modificarse fácilmente para su uso en cualquier modelo animal o aplicarse a diferentes partes del cerebro, permitiendo una nueva clase de estudios neurológicos con profundas implicaciones para nuestra comprensión de cómo funcionan los cerebros humanos.

Sam Sober, Ph.D. , Profesor asociado, Departamento de Biología, Universidad de Emory

Muhannad Bakir, Ph.D., Profesor de la Escuela de Ingeniería Eléctrica e Informática y Director Asociado del Centro de Interconexión y Empaque del Instituto de Tecnología de Georgia.

"Arreglos de electrodos flexibles para grabaciones a gran escala de picos de fibras musculares en ratones y aves canoras que se comportan libremente"

Nuestra comprensión de cómo el cerebro coordina la actividad muscular durante el comportamiento experto se ha visto limitada por la tecnología utilizada para registrar dicha actividad, por lo general, los cables insertados en los músculos que solo pueden detectar la actividad sumada de muchas señales individuales que el sistema nervioso utiliza para controlar los músculos. Los Dres. Sober y Bakir están desarrollando lo que en esencia es una matriz de sensores de "alta definición" (una colección de muchos sensores pequeños) que resuelve muchos de estos problemas al permitir a los investigadores detectar y registrar señales eléctricas muy precisas de fibras musculares individuales.

El sensor propuesto tiene muchos detectores que registran desde un músculo sin dañarlo. (Los enfoques anteriores se basan en cables que podrían dañar los músculos cuando se insertan, especialmente los músculos pequeños que se usan en las habilidades motoras finas). Los arreglos están fabricados con materiales flexibles que se adaptan a la forma de un músculo y cambian de forma a medida que el animal se mueve. Además, debido a que los arreglos recolectan exponencialmente más datos que los dispositivos anteriores, tienen circuitos integrados para recolectar y empaquetar datos antes de transmitir las señales a la computadora del investigador.

Una versión prototipo de la matriz ya ha revelado nuevas ideas: anteriormente, se creía que el sistema nervioso controlaba la actividad muscular al regular solo el número total de picos eléctricos enviados a un músculo. Pero la detección precisa reveló que las variaciones de milisegundos en los patrones de tiempo de múltiples picos cambian la forma en que los músculos controlan el comportamiento. Los nuevos arreglos se diseñarán para su uso en ratones y aves canoras y nos ayudarán a comprender el control neuronal de muchos comportamientos especializados diferentes y posiblemente brindarán nuevos conocimientos sobre los trastornos neurológicos que afectan el control motor.

2017-2018

Jose M. Carmena, Ph.D., Profesor, Departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación, y el Instituto de Neurociencias Helen Wills, Universidad de California Berkeley

Michel M. Maharbiz, Ph.D. Profesor, Departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación, Universidad de California Berkeley

Polvo neural: una tecnología ultrasónica, de baja potencia, en miniatura extrema para grabaciones neurales completamente inalámbricas y sin ataduras en el cerebro

Los Dres. Carmena y Maharbiz están colaborando para crear la próxima generación de interfaz cerebro-máquina (BMI) utilizando el llamado "polvo neural": sensores ultrasónicos implantables del tamaño de un mote que podrían eliminar la necesidad de cables que atraviesan el cráneo y permiten Para grabación cortical inalámbrica en tiempo real sin ataduras. Mientras investigadores en sus laboratorios y otros colegas del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación de la Universidad de California Berkeley y el Instituto de Neurociencia Helen Wills están estudiando el potencial de la tecnología de polvo neural aplicada a los músculos y al sistema nervioso periférico, fondos de McKnight permitirá a los investigadores aplicar el concepto al sistema nervioso central, un método que creen podría revolucionar la neurología de la misma manera que el marcapasos revolucionó la cardiología. A través de la operación de circuito cerrado de la tecnología de polvo neural, Carmena y Maharbiz imaginan un futuro en el que el cerebro podría ser entrenado o tratado para restablecer la funcionalidad normal luego de una lesión o la aparición de una enfermedad neuropsicológica.

Ali Gholipour, Ph.D., Profesor Asistente de Radiología, Escuela de Medicina de Harvard; Director de Investigación en Radiología Traslacional, y científico del personal en el Laboratorio de Radiología Computacional, en el Hospital de Niños de Boston

Tecnología de imágenes con movimiento robusto para el análisis cuantitativo del desarrollo cerebral temprano 

El movimiento de los fetos, los recién nacidos y los niños pequeños plantea un desafío especial para los investigadores centrados en imágenes avanzadas para analizar el desarrollo temprano del cerebro e identificar posibles trastornos. El grupo de investigación del Dr. Gholipour en el Laboratorio de Radiología Computacional en el Boston Children's Hospital está trabajando para desarrollar, evaluar y diseminar una nueva tecnología y software de imágenes de resonancia magnética (MRI, por sus siglas en inglés) que permitan a los investigadores estudiar y caracterizar inuterino, perinatal. y la función y estructura del cerebro en la primera infancia. Las nuevas herramientas de análisis de imágenes y de imágenes pueden llevar a mejoras dramáticas en la capacidad de la comunidad de neurociencias para recopilar y analizar grandes datos para mejorar la comprensión del desarrollo cerebral temprano y establecer un vínculo más claro con los trastornos que pueden originarse desde las primeras etapas de la vida.

Alexander Schier, Ph.D., Leo Erikson Profesor de Ciencias de la Vida y Biología Molecular y Celular, Departamento de Biología Molecular y Celular, Centro de Ciencias del Cerebro, Universidad de Harvard

Registro de la historia de la actividad neuronal a través de la edición del genoma.

El laboratorio del Dr. Schier está buscando una tecnología novedosa para probar si las tecnologías de edición genómica pueden registrar la historia de la actividad neuronal. El enfoque propuesto, llamado GESTARNA (para la edición del genoma de matrices de dianas sintéticas para registrar la actividad neuronal), tiene el potencial a largo plazo de registrar la actividad neuronal de millones de neuronas durante períodos prolongados. Al utilizar el pez cebra como sistema modelo, las herramientas y los conceptos generados por el Dr. Schier y su equipo podrían aplicarse a otros sistemas neuronales en los que es posible la edición del genoma y la secuenciación de la próxima generación. Schier, quien recibió el apoyo de la Fundación McKnight, obtuvo un reconocimiento temprano en su carrera como becario McKnight (1999-2002) y recibió el Premio a los trastornos cerebrales (2006-2008).

2016-2017

Kwanghun Chung, Ph.D.,  Instituto de Tecnología de Massachusetts

Reconstrucción proteómica multiescala de células y su conectividad en todo el cerebro.

El Dr. Chung y su laboratorio están desarrollando nuevas tecnologías para generar un mapa cerebral completo y de alta resolución. Combinará nuevas tecnologías de procesamiento de tejidos con técnicas de etiquetado genético. El mapeo cerebral actual es de resolución relativamente baja e incompleto; La investigación de Chung permitirá a los neurocientíficos interrogar muchas moléculas, tipos de células y circuitos en tejidos individuales. El Dr. Chung espera que este mapeo cerebral integral de alta resolución acelere el ritmo de descubrimiento en una amplia gama de aplicaciones de neurociencia y permita a los científicos caracterizar los modelos de enfermedades animales de manera rápida e imparcial.

Narayanan (Bobby) Kasthuri, Ph.D., MDUniversidad de Chicago y los laboratorios nacionales de Argonne

Brain-X: mapas a nanoescala de cerebros enteros que utilizan rayos X de alta energía basados en sincrotrón

El laboratorio del Dr. Kasthuri está utilizando rayos X de alta energía para crear mapas completos y completos del cerebro. Las pilas de imágenes generadas dan como resultado cantidades asombrosas de datos que pueden segmentarse para identificar la ubicación de cada neurona, vaso sanguíneo y componente del cerebro. Al generar mapas de ratones y cerebros humanos sanos, los científicos pueden compararlos con muestras patológicas para comprender mejor las diferencias celulares y finalmente sinápticas en los cerebros enfermos afectados por el autismo, la diabetes y los accidentes cerebrovasculares, entre otras enfermedades.

Stephen Miller, Ph.D.Escuela de Medicina de la Universidad de Massachusetts

Superar las barreras para obtener imágenes en el cerebro

Las imágenes en el cerebro son difíciles, ya que muchas sondas moleculares no pueden cruzar la barrera hematoencefálica (BBB). El Dr. Miller y su laboratorio han encontrado formas de mejorar las imágenes en el tejido profundo del cerebro al aprovechar las propiedades bioluminiscentes de la luciérnaga. El equipo de Miller ha modificado el sustrato de luciferina de luciérnaga natural para aumentar su capacidad de acceso a los cerebros de los animales vivos. El brillo del cerebro se puede usar para detectar la expresión de genes, la actividad de las enzimas, monitorear la progresión de la enfermedad o medir la efectividad de los nuevos medicamentos.

2015-2016

Long Cai, Ph.D.Instituto de Tecnología de California

Descifrando las bases moleculares de la identidad celular en el cerebro mediante la secuenciación de FISH

El laboratorio de Cai ha desarrollado un método de imágenes de gran potencia basado en la "hibridación in situ de fluorescencia de una sola molécula", o smFISH, que permite observar información genética (por ejemplo, ARN) dentro de las células. Ahora busca adaptar este método para perfilar la expresión génica directamente en el cerebro a la misma alta resolución utilizando FISH secuencial (seqFISH).

Cynthia Chestek, Ph.D., Universidad de Michigan

Alta densidad 90μ
metrotono de matriz de microtitulación de carbono para registrar cada neurona en la capa 5

El laboratorio de Chestek está desarrollando una forma de registrar y visualizar neuronas activas, interconectadas y sanas en un lapso de tiempo con mayor densidad que nunca. Usando electrodos minúsculos de hilo de carbono, planea grabar neuronas en un cerebro de rata desde una serie de canales y luego cortar el cerebro para visualizar todo el circuito. El objetivo es lograr una matriz de 64 canales que se pueda observar a una alta densidad utilizando un conector de neurociencia convencional.

Spencer Smith, Ph.D.Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill

Imagen multifotónica para grandes volúmenes cerebrales

Las neuronas individuales actúan juntas en formas complejas para moldear los pensamientos y comportamientos. La imagen multifotónica, que puede resolver neuronas individuales a milímetros de distancia, parece ofrecer una forma innovadora de estudiar este proceso. Basándose en investigaciones previas con microscopía de dos fotones, el laboratorio de Spencer está tratando de construir un sistema óptico personalizado para obtener acceso a 1 millón de neuronas, a la vez que conserva la capacidad de observar las neuronas individualmente.

2014-2015

Juan Carlos Izpisua Belmonte, Ph.D., El Instituto Salk de Estudios Biológicos

Derivación, caracterización y modificación génica de líneas de células germinales primordiales de tití común bajo una condición nueva

El laboratorio de Izpisua Belmonte está trabajando para acortar el tiempo necesario para desarrollar modelos animales de primates no humanos, específicamente los titíes. Belmonte ha desarrollado una estrategia para facilitar la generación de modelos de titíes transgénicos utilizando células germinales primordiales (PGC). La investigación tiene el potencial de ofrecer recursos celulares ilimitados para estudiar el desarrollo de células germinales de primates en un plato y, combinado con las herramientas de edición del genoma, el enfoque puede ayudar a crear modelos animales novedosos para enfermedades humanas.

Sotiris Masmanidis, Ph.D., Universidad de California, Los Angeles

Microbios de silicio para monitorizar la dinámica cerebral de mesoescala

El laboratorio de Masmanidis está desarrollando dispositivos basados en silicio micromaquinado, o microprocesadores, que pueden estar ampliamente disponibles a través de la producción en masa y pueden grabar muchas neuronas a la vez con una resolución de milisegundos. Los microprocesadores permitirán a Masmanidis estudiar cómo interactúan múltiples células cerebrales durante el comportamiento y el aprendizaje. Además, su laboratorio será pionero en las técnicas para etiquetar con precisión los lugares de grabación, mejorando la precisión del mapeo de la actividad cerebral.

Kate O'Connor-Giles, Ph.D., Universidad de Wisconsin-Madison

Un conjunto de herramientas CRISPR / Cas9 para un análisis completo del circuito neuronal

O'Connor-Giles busca desarrollar kits de herramientas modulares para identificar molecularmente y obtener control genético de subtipos neuronales. Estos kits de herramientas proporcionarán recursos críticos para caracterizar las contribuciones funcionales de los genes a la identidad neuronal y los subtipos neuronales al comportamiento. El laboratorio de O'Connor-Giles empleará estas mismas tecnologías para comprender cómo se conectan las neuronas durante el desarrollo. El trabajo se basa en el reciente éxito del laboratorio en la adaptación de la tecnología de ingeniería del genoma CRISPR / Cas9 en moscas de la fruta.

2013-2014

Thomas R. Clandinin, Ph.D., Universidad Stanford

Un método genético para mapear redes neuronales definidas por sinapsis eléctricas.

La mayoría de las investigaciones sobre circuitos cerebrales se han centrado en las sinapsis químicas, que son más fáciles de estudiar que las sinapsis eléctricas. Pero esta imagen incompleta del cableado cerebral dificulta los esfuerzos para comprender los cambios en la actividad cerebral. Clandinin propone desarrollar un método genético generalizable para determinar qué neuronas se conectan eléctricamente con otras. Para el final del período de dos años de la subvención, espera tener un conjunto de herramientas para las moscas de la fruta, así como un estudio de las conexiones eléctricas específicas en el cerebro de la mosca y herramientas análogas listas para probar en el ratón.

Matthew J. Kennedy, Ph.D., y Chandra L. Tucker, Ph.D. Universidad de Colorado - Denver

Herramientas ópticas para manipular sinapsis y circuitos.

La optogenética es un campo relativamente nuevo que implica controlar la función neuronal con la luz. Kennedy y Tucker esperan ampliar el campo mediante la ingeniería de nuevas herramientas que permitirán a los usuarios utilizar la luz para controlar los procesos en sentido descendente desde el disparo neuronal, con un enfoque en las moléculas de señalización importantes para la formación de sinapsis, la eliminación y la plasticidad. También planean desarrollar herramientas que permitan a los usuarios manipular las vías fundamentales de señalización molecular responsables del aprendizaje y la memoria en el cerebro.

Zachary A. Knight, Ph.D. Universidad de California - San Francisco

Secuenciación de neuromodulación con ribosomas modificados.

El cerebro de los mamíferos contiene cientos de tipos de células neuronales, cada uno con distintos patrones de expresión génica. El laboratorio de Knight está desarrollando herramientas para mapear eventos bioquímicos en el cerebro del ratón en esta diversidad molecular de células. Desarrollará métodos para la captura de ARN que pueden ayudar a determinar la identidad molecular de las células subyacentes. Estas herramientas permitirán a los neurocientíficos identificar las neuronas específicas que se modulan durante los cambios en el comportamiento, la fisiología o la enfermedad. Estas células identificadas pueden manipularse genéticamente para comprender su función.

2012-2013

Don B. Arnold, Ph.D. Profesor Asociado de Biología Molecular y Computacional, Universidad del Sur de California

Ablación de intrabodies: herramientas para la ablación directa de proteínas endógenas

Las proteínas se producen y degradan continuamente en el cerebro. El Dr. Arnold está trabajando en herramientas que permitan a los científicos manipular el proceso de degradación de proteínas para la investigación biomédica. Estas herramientas, conocidas como intracuerpos intracuerpos, pueden mediar la degradación rápida, eficiente y específica de las proteínas. Una proteína podría degradarse para probar su función en células normales o investigar los efectos dañinos de una proteína patológica en particular, en una enfermedad neurodegenerativa, por ejemplo. Actualmente, los científicos solo pueden causar la ablación de proteínas de manera indirecta, eliminando el gen o el ARN que codifica la proteína. La ablación de los intracuerpos causa la degradación directa de las proteínas diana y, por lo tanto, funciona mucho más rápidamente. También pueden dirigirse a proteínas en conformaciones particulares o con modificaciones postraduccionales específicas. El Dr. Arnold probará el uso de intracuerpos de ablación mediante la manipulación del contenido de proteínas de los sitios postsinápticos para estudiar la función sináptica, la homeostasis y la plasticidad en el cerebro. La investigación, si tiene éxito, podría tener una amplia aplicación en las ciencias biomédicas.

James EberwinePh.D. Profesor de farmacología, y Ivan J. Dmochowski, Profesor Asociado de Química, Universidad de Pennsylvania

La etiqueta TIVA permite la verdadera genómica de los sistemas neuronales

Si bien ha sido posible durante varios años estudiar la expresión génica en células individuales en cultivos de laboratorio, el progreso continuo en neurobiología requiere la capacidad de examinar la función genética y la regulación a nivel de sistemas, en tejidos intactos u organismos vivos. Los Dres. Eberwine y Dmochowski están trabajando en un método para aislar el ARN de las células vivas a través de un enfoque pionero, llamado TIVA-tag (para Transcriptome In Vivo Analysis). Durante el período de concesión, planean adaptar la química de los compuestos TIVA-tag para recolectar el ARN de las células con mayor especificidad, eficiencia y menos daño tisular de lo que antes era posible. Al final del período de concesión, pretenden haber establecido el enfoque TIVA-tag como una metodología viable para la genómica a nivel de sistemas.

Doris Tsao, Ph.D., Profesor Asistente de Biología, Instituto de Tecnología de California, y William J. Tyler, Ph.D., Profesor asistente en el Instituto de Investigación Virginia Tech Carilion, Escuela de Ingeniería Biomédica y Ciencias

Modulación funcional de los circuitos cerebrales de primates intactos mediante ultrasonido pulsado

A la neurociencia le falta una herramienta para estimular de forma no invasiva loci 3D específicos en cualquier parte del cerebro humano. Un trabajo previo del Dr. Tyler demostró que la neuromodulación ultrasónica puede estimular de forma no invasiva las neuronas en el cerebro de un ratón vivo. El siguiente paso es caracterizar cómo el ultrasonido afecta a un primate no humano, el macaco, cuyo cerebro es más grande y más complejo que el del ratón. Los investigadores planean observar las respuestas neuronales, el flujo sanguíneo cerebral y el comportamiento animal durante la neuromodulación ultrasónica enfocada. En última instancia, los Dres. Tsao y Tyler pretenden desarrollar una forma de utilizar el ultrasonido para estimular áreas específicas del cerebro humano, lo que proporcionará una herramienta nueva y poderosa para comprender los circuitos cerebrales en los seres humanos y brindará estrategias novedosas para el tratamiento de enfermedades neurológicas y psiquiátricas generalizadas.

Samuel S.-H. Wang, Ph.D., Profesor asociado de biología molecular, Universidad de Princeton

Trascendiendo los límites dinámicos de los indicadores de calcio codificables genéticamente

Las proteínas fluorescentes que cambian su brillo cuando las células del cerebro están activas son útiles para observar la actividad neural que subyace en la percepción, la memoria y otros procesos cognitivos. Las versiones actuales de estas proteínas solo responden con lentitud, en escalas de tiempo de un segundo o más. El laboratorio del Dr. Wang está rediseñando estas proteínas para responder más rápidamente y para un rango más amplio de actividad. Combinados con métodos ópticos avanzados, estos avances permitirán rastrear pequeñas partes del tejido cerebral de la forma en que las imágenes de resonancia magnética nuclear rastrean todo el cerebro, con la ventaja de que el nuevo método permitirá a los investigadores ver células individuales y los cambios que se producen en milisegundos. Esta investigación es parte de un esfuerzo mayor de los neurocientíficos para desarrollar tecnologías para estudiar redes cerebrales mientras un animal aprende, o para ver qué falla en animales con defectos neurológicos.

2011-2012

Sandra Bajjalieh, Ph.D. Profesor de Farmacología, Universidad de Washington

Desarrollo de biosensores para señalización de lípidos

Los cambios en los lípidos de la membrana desempeñan un papel en la señalización neuronal, pero los investigadores aún no pueden rastrear de manera confiable la producción de lípidos de señalización. Bajjalieh planea generar sensores para rastrear la generación de lípidos de señalización en las células en tiempo real. Ella diseñará proteínas que se unen a dos lípidos de señalización en ausencia de otras señales y las utilizará para desarrollar sondas fluorescentes para rastrear la ubicación de estos lípidos. Esta información permitirá ampliar el enfoque a otros lípidos.

Guoping Feng, Ph.D., Profesor de Cerebro y Ciencias Cognitivas, Instituto McGovern para la Investigación del Cerebro, Instituto de Tecnología de Massachusetts

Desarrollo de una herramienta molecular in vivo para la manipulación genética de microcircuitos neuronales definidos por el comportamiento mediante la detección de actividad y luz por coincidencia

Para estudiar más de cerca cómo el cerebro procesa la información, Feng está desarrollando una herramienta para capturar poblaciones neuronales específicas activadas por comportamientos de animales dentro de un breve período definido por pulsos de luz, y seleccionar células cerebrales para la alteración genética en función de esa actividad. Estas células se pueden analizar para evaluar su participación en el comportamiento. Si tiene éxito, la herramienta permitirá a los neurocientíficos modificar genéticamente cualquier grupo de neuronas activadas por un comportamiento específico en un período definido con precisión.

Feng Zhang, Ph.D. Investigador, Instituto McGovern para la Investigación del Cerebro; Miembro base, Instituto Broad del MIT y Harvard; Profesor Asistente de Cerebro y Ciencias Cognitivas, Instituto de Tecnología de Massachusetts

Ingeniería precisa del genoma utilizando proyectores TAL Recombinasas

La expresión genética se usa comúnmente para identificar el tipo de una neurona, pero la manipulación genética convencional es ineficiente y se limita en gran medida al ratón. Zhang está trabajando en una forma de modificar el genoma de las neuronas utilizando genes informadores que pueden introducirse en células y circuitos cerebrales específicos. Esta tecnología permitiría la introducción de mutaciones humanas en modelos animales para determinar si las mutaciones genéticas causan una enfermedad. La tecnología también acortará el tiempo que lleva generar un modelo animal.

2010-2011

Michael Berry II, Ph.D., Profesor asociado de biología molecular, Universidad de Princeton

Micropipeta de pinza de parche microfabricada

El laboratorio de Berry desarrollará una micropipeta de parche microfabricada que permitirá nuevos experimentos no posibles con las micropipetas de parche de vidrio convencionales, como la capacidad de controlar fácilmente el entorno químico de las neuronas mediante diálisis rápida. El dispositivo también será más confiable y más fácil de usar que las micropipetas existentes, lo que ahorrará tiempo y esfuerzo significativos.

Robert Kennedy, Ph.D., Hobart H. Willard Profesor de Química y Profesor de Farmacología, Universidad de Michigan

Monitoreo in vivo de neurotransmisores a alta resolución espacial y temporal

Para medir los neurotransmisores in vivo a alta resolución espacial y temporal, el laboratorio de Kennedy está desarrollando una sonda miniaturizada que puede llegar a cualquier región del cerebro del ratón para generar pequeñas muestras para su análisis a intervalos frecuentes. Esta tecnología ofrece un avance potencial para la neurociencia, porque tanto el trabajo genético como los modelos de enfermedades se basan en el ratón.

Timothy Ryan, Ph.D., Profesor de bioquímica, Weill Cornell Medical College

Desarrollo de un reportero sináptico ATP.

El laboratorio de Ryan está desarrollando una forma más precisa de medir la concentración de ATP en compartimentos neuronales específicos y obtener información dinámica para monitorear los niveles de ATP durante la comunicación sináptica en curso. Esto debería ayudar a determinar si los desequilibrios de energía fundamentales se manifiestan en diversas enfermedades y cómo los suministros de ATP se regulan normalmente en las sinapsis.

W. Daniel Tracey, Ph.D., Profesor de anestesiología, biología celular y neurobiología, Duke University Medical Center

Rabdovirus codificados genéticamente para el mapeo funcional de la neuronalnectividad

El laboratorio de Tracey está desarrollando un sistema de expresión de genes virales para explorar los circuitos neuronales en la mosca de la fruta. El objetivo es utilizarlo para manipular genéticamente las células nerviosas, rastrear sus conexiones y manipular la actividad de las neuronas interconectadas. Si esto tiene éxito con las moscas de la fruta, Tracey espera que las mismas técnicas sean útiles para los estudios de cerebros de mamíferos.

2009-2010

Joseph Fetcho, Ph.D. Profesor de neurobiología y comportamiento, Universidad de Cornell

Mapeo de patrones de conexiones sinápticas in vivo.

No hay una manera fácil de revelar todas las células nerviosas que se conectan con otra célula mientras esas células están vivas. Trabajando con el pez cebra, Fetcho propone usar métodos ópticos, por lo que todas las neuronas conectadas a una célula nerviosa en particular se volverían de color, para mapear el patrón de cableado en el sistema nervioso vivo intacto. En última instancia, tal enfoque podría ayudar a revelar los patrones de cableado que subyacen al movimiento y otras conductas.

Pavel Osten, MD, Ph.D., Profesor Asociado de Neurociencias, Cold Spring Harbor Laboratory

Anatomía automatizada de alto rendimiento para cerebro de ratón fluorescente

El proyecto de Osten busca ayudar a cerrar la brecha entre el estudio de las funciones cerebrales moleculares y celulares y el estudio de todo el cerebro. Utilizando una nueva tecnología de imágenes, se está enfocando en mapear los cambios en los circuitos neuronales en ratones que tienen mutaciones genéticas relacionadas con el autismo y la esquizofrenia. Espera que la tecnología proporcione una manera rápida y precisa de estudiar muchos modelos genéticos de ratones para comprender mejor una gama de enfermedades psiquiátricas humanas.

Thomas Otis, Ph.D., Profesor de neurobiología, Geffen School of Medicine, Universidad de California, Los Ángeles

Desarrollo de métodos ópticos para monitorizar el voltaje en grupos de neuronas definidas neuroanatómicamente

Otis y sus colegas, incluido el investigador coautor Julio Vergara, han desarrollado una tecnología de sensores que permite medir los impulsos nerviosos con alta fidelidad utilizando métodos ópticos novedosos. El propósito de la subvención es perfeccionar su método óptico para que pueda rastrear la actividad neuronal en muchas neuronas simultáneamente.

Larry J. Young, Ph.D., William P. Timmie Profesor de Ciencias Psiquiátricas y del Comportamiento y Jefe de División, Centro de Neurociencia del Comportamiento, Centro Nacional de Investigación de Primates Yerkes

Desarrollo de tecnologías transgénicas en praderas para la disección de la genética y los circuitos neuronales de los vínculos sociales.

El estudio de los comportamientos sociales complejos, como la crianza materna y el vínculo social, está limitado por la dificultad de manipular la expresión génica para aprender cómo los genes específicos regulan el comportamiento social. Young tiene como objetivo generar praderas transgénicas, que son altamente sociales, e identificar los genes responsables de las variaciones individuales en el comportamiento social. La investigación tendrá especial relevancia para trastornos como el autismo y la esquizofrenia.

2008-2009

Henry Lester, doctorado, Instituto de Tecnología de California

Canales de iones para la ingeniería neuronal

Lester utilizará los canales iónicos y los receptores para comprender cómo están conectadas las neuronas dentro de los circuitos y cómo controlan el comportamiento de dichos circuitos. Diseñará nuevos canales de receptores que solo responden a un medicamento, la ivermectina, que puede administrarse en la dieta de un animal. Una vez que se desarrollen estos receptores, será posible estudiar cómo la activación o inhibición de las neuronas seleccionadas influye en el comportamiento.

Charles M. Lieber, Ph.D. Universidad Harvard

Arreglos de dispositivos nanoelectrónicos para el mapeo eléctrico y químico de redes neuronales

Lieber planea desarrollar y demostrar nuevas herramientas de electrofisiología con nanotecnología para medir la señalización eléctrica y bioquímica en la escala de las sinapsis naturales, utilizando muestras que van desde redes neuronales cultivadas hasta tejido cerebral. A largo plazo, estas herramientas se pueden utilizar como nuevas y poderosas interfaces entre el cerebro y los dispositivos protésicos neurales en la investigación biomédica y, en última instancia, en el tratamiento.

Fernando Nottebohm Ph.D.Universidad de Rockefeller

Desarrollo de una técnica para hacer aves canoras transgénicas

El estudio del aprendizaje vocal en pájaros cantores proporciona una excelente manera de explorar cómo se almacenan los recuerdos en un cerebro complejo y cómo el daño al sistema nervioso central puede ser reparado por un reemplazo neuronal. Nottebohm busca desarrollar un protocolo para la producción eficiente de aves canoras transgénicas para probar la participación que los genes individuales pueden tener en el aprendizaje y la reparación del cerebro.

Dalibor Sames, Ph.D. y David Sulzer, Ph.D., Universidad de Colombia

Desarrollo de neurotransmisores falsos fluorescentes: sondas novedosas para la visualización directa de la liberación de neurotransmisores desde terminales presinápticos individuales

Sames y Sulzer han desarrollado neurotransmisores fluorescentes falsos (FFN, por sus siglas en inglés) que actúan como marcadores ópticos de la dopamina y permiten el primer medio para obtener una imagen óptica de la neurotransmisión en las sinapsis individuales. Al aplicar FFNs, Sames y Sulzer desarrollarán nuevos métodos ópticos para examinar los cambios sinápticos asociados con el aprendizaje, así como los procesos patológicos relevantes para los trastornos neurológicos y psiquiátricos, como la enfermedad de Parkinson y la esquizofrenia.

2007-2008

Paul Brehm, Ph.D. Universidad de Salud y Ciencia de Oregon

Una nueva proteína verde fluorescente de los equinodermos proporciona un registro a largo plazo de la actividad de la red neuronal

Brehm está explorando una nueva forma de visualizar la actividad celular en tejidos sanos y enfermos. Propone una alternativa a la proteína verde fluorescente de la medusa: la brittlestar bioluminiscente Ophiopsila, cuya fluorescencia de larga duración en las células nerviosas puede proporcionar una historia a largo plazo de su actividad celular.

Timothy Holy, Ph.D., Escuela de Medicina de la Universidad de Washington

Imágenes ópticas tridimensionales de alta velocidad de la actividad neuronal en tejido intacto

Holy está desarrollando métodos ópticos para registrar simultáneamente poblaciones muy grandes de neuronas mediante el uso de láminas delgadas de luz que escanean rápidamente el tejido cerebral en tres dimensiones. Si tiene éxito, el estudio puede ayudar a los científicos a observar el reconocimiento de patrones y el aprendizaje a nivel celular.

Krishna Shenoy, Ph.D. Universidad Stanford

HermesC: un sistema de grabación neural continua para primates que se comportan libremente.

El laboratorio de Shenoy está tratando de aprender más sobre cómo actúan las neuronas al desarrollar un sistema de grabación en miniatura, de alta calidad y montado en la cabeza, para usar en monos que realizan sus actividades diarias. Si tiene éxito, este trabajo creará un dispositivo de grabación que puede rastrear neuronas individuales en monos que se comportan durante días y semanas.

Gina Turrigiano, Ph.D., Universidad de Brandeis

Mapeo de la posición de proteínas sinápticas usando crio-microscopía de fluorescencia de súper resolución

Turrigiano y su colaborador, David DeRosier, Ph.D., desarrollarán herramientas para mapear la forma en que las proteínas sinápticas se organizan en máquinas moleculares que pueden generar memorias y funciones cognitivas. Si esto resulta exitoso, eventualmente podrán determinar cómo las sinapsis se desorganizan en los estados de enfermedad.

2006-2007

Pamela M. Inglaterra, Ph.D.,Universidad de California en San Francisco

Monitoreo de tráfico de receptores AMPA en tiempo real

El laboratorio de Inglaterra desarrollará un nuevo conjunto de herramientas moleculares, basadas en derivados sintéticos de la filanotoxina, que podrían utilizarse para estudiar el tráfico de la superficie celular del subtipo AMPA del receptor de glutamato. El objetivo es producir un conjunto de derivados de toxinas que inactivarán los receptores AMPA con composiciones de subunidades específicas, lo que permitirá la investigación farmacológica del papel de estas diferentes clases de receptores AMPA en las neuronas vivas.

Alan Jasanoff, Ph.D., Instituto de Tecnología de Massachusetts

MRI funcional a nivel celular con agentes de imágenes de calcio

Jasanoff explorará un método novedoso de imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI), desarrollado en su laboratorio, basado en nanopartículas de óxido de hierro que producen contraste de imagen cuando se agregan. Si tiene éxito, el nuevo método será una medida más directa de la actividad neuronal, con el potencial de mejorar la resolución espacial y temporal en fMRI.

Richard J. Krauzlis, Ph.D.Edward M. Callaway, Ph.D., El Instituto Salk de Estudios Biológicos

Uso de vectores virales para sondear circuitos sensoriomotores en comportamientos de primates no humanos

Krauzlis y Callaway desarrollarán un método para inactivar subpoblaciones específicas de neuronas en regiones localizadas de la corteza cerebral de mono. Si tienen éxito, su método proporcionará un medio para evaluar cómo las subpoblaciones específicas de neuronas en diferentes regiones del cerebro funcionan en circuitos para permitir funciones cerebrales superiores, como la percepción, la memoria y el control sensorio-motor.

Markus Meister, Ph.D., Cal Tech

Grabación inalámbrica de trenes de espigas multi-neuronales en animales que se mueven libremente

Meister y sus colaboradores, Alan Litke de la Universidad de California, Santa Cruz, y Athanassios Siapas de Caltech, diseñarán un sistema de microelectrodo inalámbrico que permitirá el registro de señales eléctricas neuronales de animales que se mueven libremente sin cables. Combinando tecnologías para la miniaturización y materiales livianos, este sistema debería facilitar la medición de la dinámica neuronal durante comportamientos verdaderamente naturales, como enterrar, escalar o volar.

2005-2006

Karl Deisseroth, MD, Ph.D., Universidad Stanford

Control no invasivo y de alta resolución temporal de la actividad neuronal mediante un canal de iones sensible a la luz del Alga C. Reinhardtii

El laboratorio de Deisseroth, incluido el colaborador postdoctoral Edward Boyden, desarrollará una nueva herramienta, basada en un canal de iones sensible a la luz codificado genéticamente de algas, para estimular la actividad eléctrica en conjuntos específicos de neuronas con luz. Su objetivo es estimular los potenciales de acción individuales con una precisión de milisegundos y controlar qué neuronas se estimulan mediante métodos genéticos para dirigir la expresión de proteínas del canal.

Samie R. Jaffrey, MD, Ph.D., Weill Medical College, Universidad de Cornell

Imágenes en tiempo real de ARN en neuronas vivas usando moléculas pequeñas fluorescentes condicionales

El laboratorio de Jaffrey desarrollará aún más un sistema para permitir la visualización de ARN mediante microscopía de fluorescencia de células vivas. Su técnica se basa en la construcción de secuencias cortas de ARN que se unen a un fluoróforo y aumentan considerablemente su emisión de luz. El fluoróforo se deriva del que se utiliza en la proteína fluorescente verde (GFP). El objetivo es revolucionar el estudio del ARN de la misma manera que la tecnología GFP ha revolucionado la visualización de proteínas.

Jeff W. Lichtman, MD, Ph.D. Universidad Harvard Kenneth Hayworth, Janelia Farm Research Campus del Instituto Médico Howard Hughes

Desarrollo de un Lathe-Ultramicrotome recolector de cinta automático para la reconstrucción cerebral a gran escala

Hayworth y Lichtman están desarrollando una herramienta para cortar y recolectar automáticamente miles de secciones de tejido para obtener imágenes a través de microscopía electrónica de transmisión (TEM). La reconstrucción de la sección en serie TEM es la única tecnología probada capaz de trazar, en el mejor nivel de resolución, la conectividad sináptica exacta de todas las neuronas dentro de un volumen de tejido cerebral. Pero la aplicación es limitada porque las secciones ultrafinas tienen que ser recolectadas manualmente. Esta herramienta automatizaría el proceso, haciendo que el corte en serie sea accesible para muchos laboratorios y sea útil en volúmenes de tejido más grandes.

Alice Y. Ting, Ph.D., Instituto de Tecnología de Massachusetts

Obtención de imágenes del tráfico de proteínas neuronales mediante microscopía óptica y electrónica utilizando el etiquetado de biotina ligasa

Ting propone una tecnología mejorada para visualizar y cuantificar el tráfico de proteínas de membrana. Ella ha desarrollado una técnica de etiquetado basada en enzimas altamente selectiva mediante la cual se distinguen las moléculas que existen en las superficies de las neuronas antes de un estímulo de las que aparecen después del estímulo. La distribución espacial de las moléculas marcadas se puede observar con imágenes ópticas y, con algunas modificaciones, también se puede ver en una resolución más alta con microscopía electrónica.

2004-2005

EJ Chichilnisky, Ph.D., El instituto salk
AM Litke, Ph.D. Instituto Santa Cruz de Física de Partículas

Sondeando la retina

Chichilnisky, un neurobiólogo, y Litke, un físico experimental, están colaborando en la tecnología para registrar y estimular la actividad eléctrica en cientos de neuronas a la vez en una escala espacial y temporal fina. Esto les permitirá estudiar cómo las grandes poblaciones de neuronas procesan y codifican la información para controlar la percepción y el comportamiento. Primero planean estudiar la retina y, a su vez, otros sistemas neuronales.

Daniel T. Chiu, Ph.D., Universidad de Washington

Administración espacial y temporal de la administración de estímulos a células neuronales únicas

Las nanocápsulas son “conchas” extraordinariamente pequeñas que pueden contener algo tan diminuto como una molécula y entregarlo a un objetivo seleccionado. Chiu está desarrollando y perfeccionando nuevos tipos de nanocápsulas y refinando los existentes para estudiar cómo una sola célula neuronal procesa la llegada de una señal a la superficie de su membrana. Las nanocápsulas serán útiles para mapear las proteínas de la superficie celular y explorar cómo los receptores envían señales y desencadenan la transmisión sináptica.

Susan L. Lindquist, Ph.D., Instituto Whitehead para la Investigación Biomédica

Desarrollo y uso de sistemas modelo de levadura para enfermedades neurodegenerativas y detección de alto rendimiento

Lindquist propone examinar enfermedades neurodegenerativas mediante el estudio de los genes en la levadura de panadería. Debido al gran éxito que ha tenido su laboratorio con el uso de la levadura como un sistema modelo para estudiar la enfermedad de Parkinson, planea extender el modelo a dos clases más de enfermedades: las tauopatías (incluida la enfermedad de Alzheimer) y la ataxia espinocerebeller.

Daniel L. Minor, Jr., Ph.D., Universidad de California, San Francisco

Evolución dirigida de moduladores de canales iónicos de bibliotecas naturales y diseñadas

Minor está trabajando en un nuevo enfoque para identificar las moléculas que bloquean o abren los canales iónicos, las proteínas que son la clave para la señalización eléctrica en el cerebro. Estudiará péptidos naturales de criaturas venenosas y fabricará moléculas similares al veneno para su análisis. Crear moléculas que imiten a las de la naturaleza y hacerlas ampliamente disponibles acelerará la búsqueda de medicamentos que puedan actuar sobre canales iónicos específicos.

Stephen J. Smith, Ph.D., Escuela de Medicina de la Universidad de Stanford

Métodos para la delineación de los circuitos cerebrales mediante microscopía electrónica de barrido con corte en serie

Smith está diseñando herramientas para permitir que la neurociencia se beneficie de lo que él llama el microscopio del siglo XXI, inventado por su colaborador, Winfried Denk, Ph.D., un biofísico en el Instituto Max Planck. Están desarrollando métodos automatizados de microscopía electrónica de barrido por sección en serie (S3EM) que, por primera vez, proporcionarán la capacidad de analizar circuitos cerebrales completos en detalle. Smith está desarrollando formas de teñir los tejidos cerebrales para su análisis con este microscopio, y herramientas computacionales para analizar el inmenso volumen de información que las nuevas técnicas brindarán.

2003-2004

Stuart Firestein, Ph.D., Universidad de Colombia

Un sensor óptico genéticamente codificado de voltaje de membrana

Firestein y su colaborador, Josef Lazar, Ph.D., proponen probar un nuevo tipo de proteína sensora de voltaje que puede detectar eventos eléctricos muy pequeños y visualizar cambios de voltaje en un gran número de células simultáneamente. Esto promovería un nivel de investigación sobre el procesamiento de la información en el cerebro que actualmente está fuera de nuestro alcance.

David Heeger, Ph.D., Universidad de Nueva York

FMRI de alta resolución

Heeger y su colaborador, Souheil Inati, Ph.D., junto con los científicos de la Universidad de Stanford, John Pauly y David Ress, planean adoptar un nuevo enfoque para mejorar la resolución espacial de la imagen de resonancia magnética funcional (fMRI) para permitir que también adquiera datos de forma rutinaria. a una resolución extremadamente alta. El equipo tiene como objetivo ayudar a resolver algunos de los problemas fundamentales de la resonancia magnética convencional.

Paul Slesinger, Ph.D. Monte Sinai / Escuela de Medicina Icahn

Sistema de transferencia de energía del receptor de proteína G (GRET) para monitorizar la transducción de señales en las neuronas

La modulación de la comunicación de las células nerviosas ocurre cuando los neurotransmisores químicos se unen a tipos específicos de receptores de neurotransmisores acoplados a proteínas G (GPCR) que, a su vez, activan las proteínas G. Para estudiar los cambios dinámicos en la actividad de la proteína G durante la comunicación de las células nerviosas, Slesinger propone desarrollar un detector fluorescente basado en proteínas para las proteínas G que se basa en la propiedad de transferencia de energía de resonancia de fluorescencia (FRET).

2002-2003

Bernardo Sabatini, MD, Ph.D., Escuela Médica de Harvard

Herramientas ópticas para el análisis de la traducción de proteínas en compartimientos neuronales extrasomáticos

Para explorar cómo las neuronas establecen canales de comunicación y cómo el cerebro almacena y recuerda información, Sabatini está desarrollando moléculas que emiten luz cuando las neuronas producen proteínas, y un microscopio para ver el proceso en el cerebro vivo.

Karel Svoboda, Ph.D., Laboratorio de Cold Spring Harbor

Regulación de la transmisión sináptica in vivo con alta especificidad espacial y temporal

Svoboda está desarrollando herramientas moleculares para mejorar la comprensión de cómo las sinapsis organizan los circuitos cerebrales.

Liqun Luo, Ph.D. Universidad Stanford

Etiquetado de neurona única y manipulación genética en ratones

Luo está trabajando en un método genético para manipular y rastrear neuronas individuales en ratones para aprender cómo se ensamblan las redes neuronales durante el desarrollo y luego se modifican por la experiencia.

A. David Redish, Ph.D .; Babak Ziaie, Ph.D.; y Arthur G. Erdman, Ph.D., Universidad de Minnesota

Grabación inalámbrica de conjuntos neuronales en ratas despiertas y en comportamiento

Los colaboradores, un neurocientífico, un ingeniero eléctrico y un ingeniero mecánico, están desarrollando un método inalámbrico para registrar los trenes de picos neuronales desde ratas despiertas y de comportamiento para mejorar la comprensión del aprendizaje y el comportamiento.

2001-2002

Helen M. Blau, Ph.D., Universidad de Stanford

Entrega de genes regulados, mínimamente invasivos, al sistema nervioso central

El laboratorio de Blau está investigando un nuevo medio para administrar genes terapéuticos al sistema nervioso central, utilizando células de la médula ósea diseñadas con genes capaces de atacar enfermedades.

Graham CR Ellis-Davies, Ph.D., MCP Hahnemann University

Imágenes funcionales de neurorreceptores en cortes cerebrales vivos por dos fotones Uncaging de neurotransmisores

Ellis-Davies está desarrollando métodos innovadores para crear imágenes de aspectos de la función cerebral que no se han visto antes, ideando una forma de neurotransmisores que permanecen biológicamente inertes hasta que se activan mediante un intenso destello de luz enfocada.

Dwayne Godwin, Ph.D., Wake Forest University School of Medicine

Revelando cadenas de conectividad funcional con ADN viral

Al inyectar células con ADN viral, marcar químicamente el virus y rastrear su propagación a las células conectadas, Godwin está explorando nuevas formas de revelar cómo las células nerviosas en el cerebro envían y reciben mensajes.

Seong-Gi Kim, Ph.D., Facultad de Medicina de la Universidad de Minnesota

Desarrollo de fMRI de resolución columnar basada en perfusión in vivo

Kim está trabajando para aumentar el poder de la resonancia magnética funcional para estudiar la actividad cerebral con mayor detalle.

2000-2001

Stephen Lippard, Ph.D., Instituto de Tecnología de Massachusetts

Química sintética para desarrollar sensores de zinc para sondear señales neuroquímicas

Lippard está sintetizando nuevos sensores fluorescentes que detectarán iones de zinc y óxido nítrico en células vivas y revelarán su patrón espacial.

Partha Mitra, Ph.D., y Richard Andersen, Ph.D., Instituto de Tecnología de California

Desarrollo de técnicas para registrar y leer códigos de población en tiempo real desde la región de alcance parietal

Mitra y Andersen usan técnicas matemáticas para analizar la actividad de los conjuntos de neuronas, esperando finalmente descifrar la relación entre la actividad neuronal y el comportamiento.

William Newsome, Ph.D., y Mark Schnitzer, Ph.D., Stanford University School of Medicine

In Vivo Brain Dynamics estudiado con fibra óptica y tomografía de coherencia óptica

Schnitzer y Newsome (que recibieron un premio especial de $ 50,000) están estudiando la dinámica del cerebro mediante la localización de los sitios de registro, el mapeo de la distribución de marcadores moleculares y el monitoreo de patrones de actividad cerebral mediante el uso preciso de la luz.

Timothy ryan, Ph.D., Weill Medical College de la Universidad de Cornell, y Gero Miesenböck, Ph.D., Memorial Sloan Kettering Cancer Center

Diseño y aplicación de detección óptica de actividad sináptica basada en pH

Los científicos están desarrollando nuevos indicadores fluorescentes de actividad sináptica basados en la sensibilidad a los cambios en la acidez.

Daniel Turnbull, Ph.D., Escuela de Medicina de la Universidad de Nueva York

Imágenes in vivo de µMR de la migración neuronal en el cerebro del ratón

Turnbull está trabajando en un nuevo método de imágenes para visualizar la migración de las neuronas en el cerebro del ratón en desarrollo, etiquetar nuevas neuronas y seguirlas en animales intactos durante varios días con microimagen de resonancia magnética.

1999-2000

Michael E. Greenberg, Ph.D., y Ricardo E. Dolmetsch, Ph.D., Boston Children's Hospital

Nuevas tecnologías para estudiar el control temporal y espacial de la transcripción y la traducción en neuronas intactas

Los científicos están desarrollando un método para visualizar la actividad de los genes en las células nerviosas vivas, utilizando amplificadores moleculares y detección de fluorescencia, para ver cómo los genes se afectan entre sí.

Paul W. Glimcher, Ph.D., Universidad de Nueva York

Neurosonografia Experimental

La investigación de Glimcher explora el ultrasonido de diagnóstico para hacer posible la colocación precisa de los electrodos de registro en el cerebro de los primates activos y despiertos.

Leslie c. Griffith, MD, Ph.D., y Jeffrey C. Hall, Ph.D., Universidad Brandeis

Sensores de transducción de señal en tiempo real

Griffith y Hall están desarrollando sensores genéticos que pueden introducirse en las células nerviosas individuales de las moscas de la fruta vivas, en un esfuerzo por determinar cuándo se recluta una célula para desempeñar su papel de comportamiento.

Warren S. Warren, Ph.D., Universidad de Princeton

Imagen de resonancia magnética funcional de Quantum cero

La audaz iniciativa de Warren busca hacer que la resonancia magnética funcional sea más poderosa, aumentando su resolución más de 100 veces, permitiéndole revelar áreas activas del cerebro con mucho mayor detalle y con mejor contraste.

Español de México
English ˜اَف صَومالي Deutsch Français العربية 简体中文 ພາສາລາວ Tiếng Việt हिन्दी 한국어 ភាសាខ្មែរ Tagalog Español de Perú Hmoob አማርኛ Español de México