3 dicembre 2019
Il McKnight Endowment Fund for Neuroscience ha selezionato quattro progetti per ricevere i Memory and Cognitive Disorders Awards 2020. I premi ammonteranno a $1,2 milioni in tre anni per la ricerca sulla biologia delle malattie del cervello, con ciascun progetto che riceverà $300.000 tra il 2020 e il 2023.
I premi Memory and Cognitive Disorders (MCD) sostengono la ricerca innovativa di scienziati statunitensi che stanno studiando le malattie neurologiche e psichiatriche, in particolare quelle legate alla memoria e alla cognizione. I premi incoraggiano la collaborazione tra le neuroscienze di base e cliniche per tradurre le scoperte di laboratorio sul cervello e sul sistema nervoso in diagnosi e terapie per migliorare la salute umana.
"Siamo entusiasti di selezionare alcuni dei migliori scienziati e il loro lavoro nel paese quest'anno", ha affermato Ming Guo, MD, Ph.D., presidente del comitato dei premi e professore di Neurologia e Farmacologia presso la David Geffen School of Medicine dell'UCLA. . “Questi scienziati stanno affrontando domande relative all’impatto dell’anestesia generale e del sonno sulla memoria e al funzionamento della memoria a livello di base. Insieme miriamo a comprendere la neurobiologia alla base della memoria e dei disturbi cerebrali che un giorno si tradurranno nella cura di alcuni dei disturbi cerebrali più devastanti che affliggono milioni di persone nel mondo”.
I premi sono ispirati dagli interessi di William L. McKnight, che fondò la McKnight Foundation nel 1953 e voleva sostenere la ricerca sulle malattie che colpiscono la memoria. Sua figlia, Virginia McKnight Binger, e il consiglio della Fondazione McKnight fondarono il programma di neuroscienze McKnight in suo onore nel 1977.
Ogni anno vengono assegnati fino a quattro premi. I premiati di quest'anno sono:
Ehud Isacoff, Ph.D., Cattedra Evan Rauch, Dipartimento di Neuroscienze, Università della California, Berkeley; E Dirk Trauner, dottorato di ricerca Janice Cutler Cattedra di Chimica e Professore Aggiunto di Neuroscienze e Fisiologia, New York University – Fotoattivazione dei recettori della dopamina in modelli di malattia di Parkinson: Il Dr. Isacoff e il Dr. Trauner stanno studiando se molecole fotosensibili progettate appositamente possono essere introdotte nel cervello di topi (la cui ricezione della dopamina è stata compromessa in un modo simile al morbo di Parkinson) e ripristinarne la funzione cognitiva attraverso l'attivazione della luce .
Mazen Kheirbek, Ph.D., Professore Associato di Psichiatria, Centro per le Neuroscienze Integrative, Università della California, San Francisco; E Jonah Chan, Ph.D., Professore di Neurologia, Weill Institute for Neurosciences, Università della California, San Francisco – Nuova formazione di mielina nel consolidamento dei sistemi e nel recupero di memorie remote: La ricerca del Dr. Kheirbek e del Dr. Chan esplora il motivo per cui alcuni ricordi sono più facili da ricordare rispetto ad altri; l'attenzione si concentra sul diverso sviluppo delle guaine mieliniche attorno agli assoni di alcuni neuroni durante il condizionamento contestuale.
Thanos Siapas, Ph.D., Professore di Calcolo e Sistemi Neurali, Divisione di Biologia e Ingegneria Biologica, California Institute of Technology – Dinamica dei circuiti e conseguenze cognitive dell'anestesia generale: Il dottor Siapas cerca di acquisire una comprensione più profonda di come funziona l'anestesia generale e di come influisce sul cervello; per il progetto prevede di registrare l'attività cerebrale di topi anestetizzati e utilizzare l'apprendimento automatico per scoprire modelli, oltre a studiare gli effetti a lungo termine dell'anestesia.
Carmen Westerberg, Ph.D., Professore Associato, Dipartimento di Psicologia, Texas State University; E Ken Paller, dottorato di ricerca Professore di Psicologia e Cattedra James Padilla in Arti e Scienze, Dipartimento di Psicologia, Northwestern University – La fisiologia del sonno superiore contribuisce a una funzione di memoria superiore? Implicazioni per contrastare l’oblio: Il dottor Westerberg e il dottor Paller stanno esplorando il ruolo del sonno nel consolidamento della memoria studiando individui con una memoria autobiografica altamente superiore. Analizzare come il loro sonno differisce da quello della popolazione generale potrebbe consentire ricerche future a beneficio di coloro che soffrono di perdita di memoria.
Con 100 lettere di intenti ricevute quest'anno, i premi sono altamente competitivi. Un comitato di illustri scienziati esamina le lettere e invita alcuni ricercatori selezionati a presentare proposte complete. Oltre al dottor Guo, il comitato comprende Sue Ackerman, Ph.D., Università della California, San Diego; Susanne Ahmari, MD, Ph.D., Scuola di Medicina dell'Università di Pittsburgh; Robert Edwards, MD, Università della California, San Francisco; Harry Orr, Ph.D., Università del Minnesota; Steven E. Petersen, Ph.D., Washington University di St. Louis; e Matthew Shapiro, Ph.D., Albany Medical Center.
Le lettere di intenti per i premi 2021 dovranno essere presentate entro il 2 marzo 2020.
Informazioni sul fondo di dotazione McKnight per le neuroscienze
Il McKnight Endowment Fund for Neuroscience è un'organizzazione indipendente finanziata esclusivamente dalla McKnight Foundation di Minneapolis, Minnesota, e guidata da un consiglio di eminenti neuroscienziati provenienti da tutto il paese. La Fondazione McKnight sostiene la ricerca sulle neuroscienze dal 1977. La Fondazione ha istituito il Fondo di dotazione nel 1986 per realizzare una delle intenzioni del fondatore William L. McKnight (1887–1978), uno dei primi leader della società 3M.
Il Fondo di dotazione assegna tre tipi di premi ogni anno. Oltre ai premi per la memoria e i disturbi cognitivi, ci sono i premi McKnight per le innovazioni tecnologiche nelle neuroscienze, che forniscono fondi iniziali per sviluppare invenzioni tecniche per far avanzare la ricerca sul cervello; e i McKnight Scholar Awards, che sostengono i neuroscienziati nelle prime fasi della loro carriera di ricerca.
Premi McKnight 2020 per i disturbi della memoria e dei disturbi cognitivi
Ehud Isacoff, Ph.D., cattedra Evan Rauch, Dipartimento di Neuroscienze, Università della California, Berkeley; e Dirk Trauner, Ph.D. Janice Cutler Cattedra di Chimica e Professore Aggiunto di Neuroscienze e Fisiologia, New York University
“Fotoattivazione dei recettori della dopamina in modelli di malattia di Parkinson"
La dopamina è generalmente nota per la sua associazione con la creazione di sensazioni positive o per il suo ruolo nella dipendenza. Ma in realtà, la dopamina svolge una vasta gamma di ruoli, e ci sono cinque diversi tipi di recettori della dopamina presenti nelle cellule cerebrali, ognuno dei quali ha molti complicati effetti a valle relativi al movimento, all’apprendimento, al sonno e altro ancora. Oltre ad essere un disturbo del movimento, la malattia di Parkinson è anche un disturbo cognitivo ed è causata da una perdita di input di dopamina.
Dott. Isacoff e Trauner stanno esplorando nuovi modi per controllare con precisione l'attivazione dei recettori della dopamina nel cervello che imitano la perdita di ricezione riscontrata nei pazienti con Parkinson. L'approccio del laboratorio utilizza un ligando legato fotocommutabile sintetico (PTL), essenzialmente un mimo della dopamina attaccato tramite un guinzaglio a un'ancora, che a sua volta si legherà solo a specifici recettori della dopamina in cellule specifiche. I PTL vengono introdotti nel cervello e i cavi ottici forniscono impulsi luminosi direttamente nelle aree in cui si trovano i PTL, in modo simile alla configurazione utilizzata per fornire impulsi elettrici nella stimolazione cerebrale profonda. Gli esperimenti osserveranno se gli animali che hanno interrotto la segnalazione della dopamina possono riacquistare il controllo del movimento utilizzando PTL e luce mirati, riattivando istantaneamente e con precisione la funzione con la semplice rotazione di un interruttore, senza gli effetti collaterali indesiderati delle soluzioni farmacologiche.
La ricerca condotta dai Dott. Isacoff e Trauner perfezioneranno il processo di sviluppo e fornitura di questi PTL e ne dimostreranno potenzialmente l'efficacia. Ciò potrebbe portare a una nuova classe di trattamenti non solo per il morbo di Parkinson, ma potenzialmente anche per altri disturbi cerebrali.
Mazen Kheirbek, Ph.D., Professore assistente di Psichiatria, Centro per le Neuroscienze Integrative, Università della California, San Francisco; e Jonah Chan, Ph.D., Professore di Neurologia, Weill Institute for Neurosciences, Università della California, San Francisco
“Nuova formazione di mielina nel consolidamento dei sistemi e nel recupero di memorie remote"
Il cervello cambia fisicamente mentre assimila e memorizza i dati, come se aprissi un computer dopo aver salvato i dati e scoprissi che un filo è diventato più spesso o si è esteso anche a un circuito vicino. Questo processo si verifica in particolare nella formazione delle guaine mieliniche attorno agli assoni (una parte dei neuroni) che hanno dimostrato di svolgere un ruolo nell'aumento dell'efficienza della comunicazione all'interno e tra i circuiti neuronali, che può facilitare il richiamo di alcuni ricordi.
Ciò che non è chiaro è se queste guaine si formino attorno agli assoni legati ad alcuni ricordi più che ad altri. Utilizzando un modello murino, il Dr. Kheirbek e il Dr. Chan stanno esplorando questo processo, cercando di capire se gli assoni degli insiemi neuronali attivati dalle esperienze paurose sono preferenzialmente mielinizzati – in sostanza, rendendo i ricordi traumatici più facili da ricordare – e come questo processo funziona e può essere manipolato. Una ricerca preliminare ha scoperto che il condizionamento alla paura determina un aumento delle cellule precursori della formazione della mielina e che questo processo è coinvolto nel consolidamento a lungo termine dei ricordi della paura.
Un esperimento etichetterà quali cellule vengono attivate durante il condizionamento contestuale alla paura e osserverà la mielinizzazione in quelle cellule; quindi, i ricercatori manipoleranno l'attività elettrica di circuiti distinti per determinare cosa provoca la mielinizzazione aggiuntiva. Ulteriori esperimenti osserveranno se i topi in cui è stata soppressa la formazione di nuova mielina mostrano le stesse risposte di paura dei topi con formazione di mielina normale. Un terzo esperimento osserverà l’intero processo con immagini dal vivo ad alta risoluzione per un lungo periodo. La ricerca potrebbe avere implicazioni per condizioni come il disturbo da stress post traumatico, in cui vengono attivati ricordi traumatici e risposte alla paura, o disturbi della memoria in cui il ricordo è disturbato.
Thanos Siapas, Ph.D., professore di calcolo e sistemi neurali, divisione di biologia e ingegneria biologica, California Institute of Technology
“Dinamica dei circuiti e conseguenze cognitive dell'anestesia generale"
Sebbene l’anestesia generale (GA) sia stata un vantaggio per la medicina consentendo interventi chirurgici che sarebbero impossibili nei pazienti svegli, il modo esatto in cui l’anestesia generale colpisce il cervello e i suoi effetti a lungo termine sono poco conosciuti. Il dottor Siapas e il suo team stanno cercando di espandere la nostra conoscenza fondamentale sugli effetti dell’GA sul cervello in una serie di esperimenti, aprendo la porta a ulteriori ricerche sulla funzione e sull’applicazione dell’GA che un giorno potrebbero portare a un suo migliore utilizzo negli esseri umani.
Il dottor Siapas mira a utilizzare registrazioni multielettrodo per monitorare l’attività cerebrale durante l’anestesia e ad impiegare approcci di apprendimento automatico per rilevare e caratterizzare modelli nei dati neurali. Il team registrerà l'attività durante l'induzione e l'emergenza dall'AG, così come durante lo stato stazionario, per determinare esattamente quali stati attraversa il cervello. Questa ricerca può essere particolarmente utile per comprendere e aiutare a prevenire la consapevolezza interoperatoria, una situazione in cui i pazienti a volte diventano consapevoli di ciò che sta accadendo ma non sono in grado di muoversi, il che può portare a gravi traumi.
Un esperimento finale esaminerà l’impatto cognitivo a lungo termine di GA. Molte persone sperimentano impatti cognitivi a breve termine dopo l’anestesia, ma una piccola percentuale soffre di deterioramento cognitivo a lungo termine o permanente. Il team manipolerà la somministrazione di GA (sempre nei topi), quindi testerà i deficit di apprendimento o cognizione e registrerà l'attività cerebrale associata a questi deficit.
Carmen Westerberg, Ph.D., Professore Associato, Dipartimento di Psicologia, Texas State University; e Ken Paller, Ph.D., Professore di Psicologia e James Padilla Chair in Arts & Sciences, Dipartimento di Psicologia, Northwestern University
“La fisiologia del sonno superiore contribuisce a una funzione di memoria superiore? Implicazioni per contrastare l’oblio”
Dott. Westerberg, Paller e il loro team sperano di ottenere informazioni dettagliate sul processo di dimenticanza studiando la fisiologia del sonno delle persone che non dimenticano quasi mai. Questi individui, che hanno una condizione chiamata “memoria autobiografica altamente superiore” o HSAM, possono ricordare senza sforzo i minimi dettagli di ogni giorno della loro vita con uguale chiarezza, sia che sia accaduto la scorsa settimana o 20 anni fa. In confronto, la maggior parte degli esseri umani può ricordare la stessa quantità di dettagli di quelli con HSAM per alcune settimane, ma oltre a ciò ricordano in dettaglio solo momenti altamente significativi.
La fisiologia del sonno viene proposta come una possibile differenza tra quelli con HSAM e quelli senza. È noto che il sonno gioca un ruolo importante nel consolidamento della memoria e uno studio dettagliato dell'attività cerebrale umana durante il sonno di HSAM e di individui di controllo registrerà, confronterà e analizzerà i modelli di oscillazioni lente (collegate al consolidamento della memoria), fusi del sonno (anche connessi al consolidamento e registrati a livelli elevati negli individui HSAM) e le modalità con cui essi coesistono.
Un secondo studio presenta una fascia facile da usare che consentirà ai soggetti di misurare sia i dati del sonno che quelli della memoria a casa per un periodo di un mese, per determinare se una migliore fisiologia del sonno per più notti contribuisce a una memoria superiore per eventi accaduti in un mese. precedente. Inoltre, guidando la riattivazione dei ricordi che non sono di natura autobiografica con segnali sonori presentati durante il sonno, questo studio aiuterà a rivelare se una migliore fisiologia del sonno negli individui HSAM può migliorare la memoria anche per i ricordi non autobiografici. Dott. Westerberg e Paller sperano che, scoprendo come funziona la memoria altamente superiore, potremmo essere in grado di scoprire modelli in coloro che soffrono di una funzione di memoria non ottimale, come quelli che soffrono di morbo di Alzheimer, e forse trovare nuovi modi per comprendere e trattare queste condizioni.
