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2019 맥나이트 장학생 상

신경 과학을위한 맥나이트 기금 기금 (McKnight Endowment Fund for Neuroscience)의 이사회는 2019 McKnight Scholar Award를 수상한 6 명의 신경 과학자를 선발했다고 발표했습니다.

McKnight Scholar Awards는 독자적인 실험실 및 연구 경력을 수립하고 신경 과학에 대한 헌신을 입증 한 초기 단계의 젊은 과학자에게 수여됩니다. "올해 McKnight Scholar 수상자들의 연구는 신경 과학의 최첨단에서 이루어지고있는 놀라운 진보를 보여줍니다."라고 Kelsey C. Martin 박사는 말합니다. 수상 위원과 David Geffen School of Medicine 의장 UCLA에서. 이상은 1977 년에 처음 소개 된 이래로 권위있는 이른 경력의상은 235 명이 넘는 혁신적인 조사관에게 자금을 지원했으며 수백 가지의 획기적인 발견을 촉발했습니다.

"올해의 학자들은 다양한 모델 생물체에서 다양한 수준의 분석을 통해 두뇌 생물학을 다루었습니다"라고 Martin은 말합니다. "단백질의 분자 구조를 해결하고 뇌 세포의 세포 생물학을 밝혀 내고 복잡한 행동의 근원 인 신경 회로를 해부함으로써 이들의 발견은 정상적인 뇌 기능뿐만 아니라 뇌 질환의 원인 및 잠재적 치료법에 대한 통찰력을 제공 할 것이라고 약속했다. . 위원회 전체를 대표하여 올해의 맥 나이트 장학생 상을 수상한 모든 장학생들에게 뛰어난 장학금과 신경 과학에 대한 헌신에 감사드립니다.

다음의 여섯 명의 맥나이트 장학생 수상자는 각각 3 년간 75,000 달러를 받게됩니다. 그들은:

Jayeeta Basu, Ph.D.
뉴욕 대학교 의과 대학
뉴욕, 뉴욕
해마 활동 및 공간 표현의 피질 감각 조절 - 공간과 감각과 관련된 여러 뇌 영역의 입력이 어떻게 서로 협력하여 경험 추억을 형성하는지 조사합니다.
Juan Du, Ph.D.
반 안델 연구소,
그랜드 래 피즈, 미시간 주
신경계에서 감수성 수용체의 조절 기작 - 뉴런에서 온도에 민감한 수용체가 어떻게 다른지, 그리고 외부 열과 추위 및 체내 온도에 어떻게 반응하는지 연구.
Mark Harnett, Ph.D.
매사추세츠 공과 대학
케임브리지, 메사추세츠
단일 뉴런 피질 계산을 평가하기 위해 수상 돌기 구획화를 교란 - 뉴런의 안테나와 같은 입력 구조 인 수상 돌기 (dendrites)가 신경 네트워크의 계산에 어떻게 기여하는지 연구합니다.
Hong Weizhe, Ph.D.,
캘리포니아 대학 - 로스 앤젤레스
로스 앤젤레스, 캘리포니아 주
신경 회로의 모성 행동 메커니즘 - 사회 행동, 특히 이러한 뇌 회로의 성적 이색계 기능과 경험에 의존하는 변화를 통제하는 데있어 뇌 회로의 역할에 대해 연구합니다.
Rachel Roberts-Galbraith, Ph.D.
조지아 대학
아테네, 조지아
플라나리아의 중추 신경계 재생성 - 거의 모든 부상 후 전체 신경계를 완벽하게 재생할 수있는 현충균의 중추 신경계 재생에 관한 연구.
와타나베 시게키 (Shigeki Watanabe)
존스 홉킨스 대학
볼티모어, 메릴랜드
Synapses에서 멤브레인 리모델링에 대한 체계적인 통찰력 - 뉴런이 시냅스 전달을 위해 밀리 세컨드 이내에 막을 리모델링하는 방식을 연구합니다. 신경계가 작동하는 속도에 중요합니다.

 

영국 McKnight Scholar Awards에는 54 명의 응모자가 있었으며,이 팀의 젊은 신경 과학 교수진은 최고입니다. 젊은 교수진은 상근 학급 직책에서 처음 4 년 동안 수상 자격이 있습니다. 마틴 외에도, Scholar Awards 선발위원회에는 New York University의 Dora Angelaki 박사가 포함되었습니다. Gordon Fishell, Ph.D., 하버드 대학교; Loren Frank, Ph.D., University of California, San Francisco; Mark Goldman, Ph.D., University of California, Davis; Richard Muroney, Ph.D., 듀크 대학교 의과 대학; Amita Sehgal, Ph.D., 펜실베니아 의대 의과 대학; 마이클 샤 들렌 (Michael Shadlen), 컬럼비아 대 박사.

내년 상을위한 신청서는 9 월에 제공 될 예정이며 2020 년 1 월 초에 예정되어 있습니다. McKnight의 신경 과학 상 프로그램에 관한 더 자세한 정보는 다음 주소의 기부금 기금 웹 사이트를 방문하십시오 : https://www.mcknight.org/programs/the-mcknight-endowment-fund-for-neuroscience

신경 과학을위한 McKnight 기금 기금 소개

신경 과학을위한 McKnight 기부 기금은 미네소타 주 미니애폴리스의 맥나잇 재단 (McKnight Foundation)이 전적으로 기금을 조성하고 전국 각지의 저명한 신경 과학자들에 의해 주도 된 독립적 인 조직입니다. McKnight 재단은 1977 년부터 신경 과학 연구를 지원해 왔습니다. 재단은 창립자 William L. McKnight (1887-1979)의 의도 중 하나를 수행하기 위해 1986 년 기부 기금을 설립했습니다. 3M 회사의 초기 지도자 중 한 사람인 그는 기억과 뇌 질환에 대한 개인적인 관심이 있었으며 치료법을 찾는데 도움이되는 그의 유산의 일부를 원했습니다. 기부 기금은 매년 세 가지 유형의 상을 제정합니다. McKnight Scholar Awards 외에도 뇌 과학 연구를 향상시키기 위해 기술 발명을 개발하기위한 종자돈을 제공하는 신경 과학 상 (McKnight Technological Innovations in Neuroscience Awards)입니다. McKnight Memory and Cognitive Disorders Awards는 기억이나 인식에 영향을 미치는 인간의 뇌 질환에 기초 연구를 통해 얻어진 지식을 적용하는 과학자들을 대상으로합니다.

2019 맥나이트 장학생 상

Jayeeta Basu, Ph.D., 조교수, 신경 과학 연구소,

뉴욕 대학교 의과 대학, 뉴욕, 뉴욕

해마 활동 및 공간 표현의 피질 감각 조절

두뇌는 일어난 곳과 볼거리, 소리, 냄새, 보상 또는 처벌과 같은 감각적 인 상황에서 많은 정보를 기억에 저장할 수 있습니다. 이러한 서로 다른 정보들이 어떻게 연결되어 에피소드 기억을 형성하는지, 그리고 이러한 추억이 미래의 단서에서 즉각적으로 어떻게 불러내 어질 수 있는지가 Basu 박사의 연구의 기초입니다. 특히 Basu 박사와 연구팀은 장소에 대한 기억을 형성하기 위해 entorhinal cortex와 해마 간의 관계를 조사 할 것입니다.

entorhinal 피질의 두 부분은 다른 입력을 제공합니다. 내측 entorhinal cortex (MEC)는 방향, 거리 및 방향과 같은 공간 정보를 공유하는 반면, 외측 entorhinal cortex (LEC)는 냄새, 소리, 참신함 및 사물을 포함하여 감각으로부터 문맥 정보를 전달합니다. 두 곳의 입력은 해마에 전달되어 음식을 찾을 수있는 곳이나 포식자가 있기 때문에 피해야 할 장소와 같이 뇌의 특정 장소 그룹에 저장된 장소를 기억하는 데 중요한 역할을합니다. 비판적으로, 이러한 장소 기억과인지 적지도는 식량이나 육식 동물이 움직일 수 있기 때문에 날씨 나 시간과 같은 환경 변화에 직면하면서도 한편으로는 유연해야합니다. 이러한 기억을 창조하고, 유지하고, 변화시키는 데 필요한 정보는 무엇이며, 특히 MEC의 공간 정보와 관련하여 LEC의 감각 정보에 의해 어떻게 형성되는지에 대해서는 거의 이해하지 못한다.

Basu 박사는 LEC와 특정 해마 뉴런 사이에 관련된 회로를 매핑하는 것을 목표로합니다. 그녀의 연구실은 LEC 신호가 MEC 신호의 유무에 상관없이 서로 다른 신호 강도로 전송 될 때 뉴런의 얇은 수상 돌기에 의해 수신 된 신호를 직접 기록합니다. 쥐를 대상으로 한 두 번째 일련의 실험은 이러한 LEC 입력이 학습하면서 기억의 창조를 뒷받침한다는 가설을 시험 할 것입니다. 향기로운 신호는 별개의 장소에서 보상을 찾기 위해 행동을 유발합니다. 연구원은 학습이나 리콜 중에 LEC 신호를 켜고 끄는 것이 두뇌 내의 장소 세포의 활성화와 학습 행동 자체에 어떻게 영향을 주는지를 알게 될 것입니다. 이 연구는 알츠하이머 병, PTSD 및 기억 및 상황에 따른 "트리거"가 활성화되는 다른 조건에 대한 향후 연구와 관련 될 수 있습니다.

Juan Du, Ph.D., 구조 생물학 프로그램, 암 및 세포 생물학 센터, Van Andel 연구소, Grand Rapids, MI

신경계에서 감수성 수용체의 조절 기작

외부 및 내부의 온도 변화를 감지하고 반응 할 때 정확한 메커니즘과 공정은 거의 알려져 있지 않습니다. 뉴런에있는 이온 채널 수용체는 신호가 통과 할 수 있도록 열리거나 닫히고 이러한 채널은 화학 물질, 기계적 과정 또는 온도에 의해 활성화 될 수 있지만 온도 활성화 된 채널을 활성화시키는 정확한 온도는 명확하지 않습니다.

두 박사는 온도 정보가 신경 시스템에 수신되고 처리되는 방법에 대한 비밀을 밝힐 수있는 3 부분으로 구성된 프로젝트를 진행할 것입니다. 그녀는 외부의 차갑고 차가운 온도를 감지하는 세 가지 수용체, 극한의 외부 열을 감지하는 수용체, 뇌의 따뜻한 온도를 감지하는 수용체 (체온 조절)를보고 있습니다. 이러한 수용체의 정제 조건을 먼저 확인합니다. 실험실 실험에서 추출하여 사용할 수 있으며 신체의 수용체와 동일하게 작동합니다.

두 번째 목표는 수용체의 어떤 구조가 온도에 의해 활성화되고 어떻게 작용 하는지를 이해하는 것이다. 여기에는 이러한 구조에 결합하여이를 조절할 수있는 새로운 치료제 개발도 포함됩니다. 셋째, 구조가 이해되면 수용체가 돌연변이되어 온도 민감성을 변화 시키거나 제거하는 검증 실험이 먼저 세포에서 일어난 다음 생쥐에서 수행되어 온도에 민감한 수용체의 변화가 어떻게 행동에 영향을 주는지 살펴 본다. 이러한 수용체의 기능과 조절이 일단 이해되면 일부 온도에 민감한 센서가 통증 전파와 관련이 있기 때문에 특정 신경 퇴행성 질환, 온도 관련 증상 및 통증 관리를위한 치료법을 열어 줄 수 있습니다.

Mark Harnett, Ph.D., 조교수, 뇌 및인지 과학, 매사추세츠 공과 대학, Cambridge, MA

단일 뉴런 피질 계산을 평가하기 위해 수상 돌기 구획화를 교란

두뇌는 뉴런이 네트워크로 연결된 방식 때문에 놀라운 양의 정보를 처리하고 작동 할 수 있습니다. 그러나 뉴런 자체가 어떻게 작동하는지 더 많이 알게됩니다. Harnett 박사는 dendrites (다른 뉴런의 신호가 수신되는 뉴런에서 연장되는 나무와 같은 구조)를 연구하여 이러한 서브 구조 자체가 개별 뉴런에게 일반적으로 믿어 진 것보다 복잡한 계산을 수행 할 수있는 힘을 부여하는지 여부를 결정합니다.

일반적인 통념은 뉴런이 다른 뉴런에서 데이터를 가져오고, 데이터가 특정 임계 값에 도달하면 뉴런이 발생하여 정보를 전달한다는 것입니다. Harnett 박사는 수상 돌기 자체가 어떻게 신호를 필터링하거나 부스팅 하는지를 조사하고 있습니다. 일부 지점은 다른 지점보다 soma (뉴런의 출력 부분)에 더 가깝기 때문에 신호를 수신하는 지점이 신호의 영향을 미칠 수 있습니다. 또한 수상 돌기의 일부 분지는 특정 유형의 신호를 찾고 증폭하기 위해 유선처럼 보이는 것입니다. 예를 들어, 한 가지 분지는 빠르게 움직이는 고 대비의 시각적 자극을위한 신호 전달을 전문화하지만 다른 자극은 신호 전달을 전문으로하지 않을 수 있습니다.

Harnett 박사는 정확한 전기 및 광학 도구를 사용하여 시각 시스템의 수상 돌기를 관찰하고 신호가 수상 돌기 가지를 따라 이동하는 방식을 측정하고 수상 돌기를 변경하여 뉴런의 작동 방식을 측정합니다. 이러한 혼란은 Harnett 박사가 수상 돌기의 특정 지점에서 신호를 억제하면 신경 네트워크가 특정 시각적 자극에 어떻게 반응 하는지를 테스트 할 수 있습니다. 단일 뉴런이 근본적으로 작은 신호 처리기로 구성된 자체 네트워크로 구성된다는 것을 알면 두뇌 계산 방법에 대한 우리의 이해가 바뀔 것입니다. 무엇보다도 이것은 신경망을 모델로 한 인공 지능이 앞으로 어떻게 발전 할 것인지에 영향을 줄 수 있습니다.

Hong Weizhe, Ph.D., 캘리포니아 로스 앤젤레스, 캘리포니아 대학교 생물 화학 및 신경 생물학과 조교수

모성 행동의 신경 회로 메커니즘

많은 사회적 행동은 동물의 삶 전체에서 그들의 수준과 형태에 현저한 성차를 보이고 경험에 의존하는 변화를 겪습니다. 한 가지 중요한 예가 육아 행동으로 무척추 동물에서 사람까지 동물계를 통해 공유되는 널리 퍼진 사회적 행동이며 자손 생존에 결정적입니다. 육아 행동은 종종 남성과 여성간에 크게 다르며 동물이 성숙하고 출산함에 따라 과격한 변화를 겪을 수 있습니다. 그러나 양육 행동의 기본이되는 뇌 회로와 성별과 생리 상태의 차이점은 잘 정의되어 있지 않습니다.

홍 박사의 연구는 특히 육아 행동을 조절하는 편도체라고 불리는 진화론 적으로 보존 된 뇌 영역의 역할을 연구하는 데 중점을 둘 것입니다. 암컷 마우스는 대개 광범위한 강아지 양육 행동에 종사하지만, 수컷 마우스는 일반적으로 자손이 태어날 때까지 양육 행동을 보이지 않습니다. 성교육과 생리학적인 전환은 양육 행동과 그 생리 학적 상태 의존적 전이의 성적 이형성 디스플레이의 근간을 이루는 신경 메커니즘을 이해할 수있는 좋은 기회를 제공합니다.

이 연구는 양육 행동을 중재하는 분자 적으로 정의 된 특정 집단을 밝혀 낼 것이다. 이 연구는 또한 남성과 여성의 신경 회로를 비교하여 이들 뉴런의 신경 활동이 양육 행동을 조절하는 방법을 이해합니다. 이 연구는 필수적인 사회적 행동과 성 이형 행동을 관리하는 기본 원칙에 대한 신경 기반에 대한 핵심 통찰력을 제공합니다. 이러한 통찰력은 건강과 질병 모두에서 인간의 부모와 사회적 행동에 대한 규제에 대한 우리의 이해를 향상시킬 수 있습니다.

Rachel Roberts-Galbraith, Ph.D., 조지아 아테네 조지아 대학 세포 생물학 조교수

플라나리아의 중추 신경계 재생성

동물에서 중추 신경계를 개발하는 것은 상당히 복잡한 과정입니다. 손상된 신경 시스템을 재생성하는 것은 훨씬 복잡합니다. 왜냐하면 하나의 영역에서 모든 동일한 개발 프로세스를 활성화해야하지만 다른 신경 회로는 다시 배선하지 않기 때문에 이전처럼 작동하게됩니다. 인간은 중추 신경계의 재생 능력이 매우 낮으므로 뇌 나 척수 손상은 돌이킬 수없는 경우가 많습니다. Dr. Roberts-Galbraith는 신경 치료 방법에 대해 더 많이 알고 싶어합니다. 양철통 극적인 부상 이후에도 전체 중추 신경계 (및 신체의 나머지 부분)를 재성장시킬 수있는 탁월한 유형의 편평한 생활 습관 인 플라나리아 (Planarians)의 재생을 연구함으로써 작업합니다.

자연 세계에서 성공적인 신경 재생을 연구함으로써, Roberts-Galbraith 박사는 신경 재생의 메커니즘과 다른 세포의 역할에 대해 자세히 배우고 자합니다. 한 가지 목표는 신경 세포가 손상을 감지하고 스스로 재발을 유도 할 수 있는지를 조사하고 트리거 신호를 보내 재발생을 유도하는 것입니다. Roberts-Galbraith 박사는 뉴런이 중추 신경계 (및 다른 신체 부위)의 일부를 재생성하기 위해 모집 된 기생충 줄기 세포에 영향을 미친다고 가정합니다. 줄기 세포를 정밀하게 제어하는 것은 재생을 위해 매우 중요합니다. 플라나리언은 실종 된 조직을 충실하게 대체하고 종양을 발달시키지 않기 때문입니다.

또 다른 목표는 신경계의 접착제로 전통적으로 보여졌지만 이전에 인정 된 것보다 더 중요한 역할을 확실히 가지고있는 신경아 교세포의 역할을 검사하는 것입니다. 신경 교세포는 동물의 신경 계통의 큰 부분을 구성하며 뉴런과 함께 재생되어야합니다. 그들은 또한 신경 재생을 조절할 가능성이있다. 희망은이 연구가 가장 성공적인 사례에서 중생이 일어날 수있는 방법에 대한 더 많은 이해를 제공하고 아마도 인간의 신경 재생에 대한 새로운 사고 방식을 알리는 것입니다.

와타나베 시게키 (Shigeki Watanabe) 존스 홉킨스 대학교의 세포 생물학 및 신경 과학 조교수, 볼티모어, 메릴랜드

Synapses에서 멤브레인 리모델링에 대한 체계적인 통찰력

신경망의 번개 빠른 속도로 우리는 주변 세계를 감지하고 평가하고 대응할 수 있습니다. 그것은 또한 주목할만한 특성을 개발하는 데 필요한 뉴런을 필요로합니다. 그의 연구에서 Watanabe 박사는 완전히 이해되지 않은 과정을 사용하여 신경 세포의 통신을 위해 밀리 초 단위로 세포막을 재 형성하는 뉴런의 능력 중 가장 주목할만한 것을 연구 할 것입니다.

뉴런 주변의 막은 뉴런의 성장, 이동 및 중요한 연결을 위해 다른 멤브레인이 병합되고 분리되도록 허용해야합니다. 연구중인 과정에서, 시냅스 소포 (synaptic vesicle)라고 불리는 막의 "버블 (bubble)"이 신경 막과 합쳐지며, 그 후에 막의 새로운 조각이 본질적으로 내부로 팽창하고 핀치 오프된다. Clathrin-mediated endocytosis가 사용되는 것으로 생각되는 메커니즘은 시냅스 전달이 일어나는 시간대에서 이러한 소포를 생성하고 재활용 할 수있을만큼 빠르지 않습니다. Watanabe 박사는 과정을 처리하는 새로운 메커니즘 인 초고속 엔도 시토 시스 (endocytosis)를 발견했으나 작은 크기의 시냅스와이 과정의 빠른 속도가 어떻게 작용하는지 이해하고 있습니다.

Watanabe 박사는이 과정을 연구하기 위해 flash-and-freeze electron microscopy라는 기술을 사용할 것입니다. 뉴런은 빛으로 자극을받습니다 - 자극 후에 정확한 시간 간격으로 고압 동결로 정확하게 멈추게됩니다. 그런 다음 고정 된 시냅스를 전자 현미경으로 시각화 할 수 있습니다. 와타나베 박사는 자극 후 서로 다른 시간 간격으로 일련의 이미지를 고정시킴으로써 프로세스의 단계별 시각화를 작성하고 관련 단백질과 그 기능을 확인합니다. 이것은 뉴런이 어떻게 작동하는지 더 잘 이해할뿐만 아니라 알츠하이머 병과 같은 잘못된 신경 전달과 관련된 질병에 영향을 미칩니다.

이야기: 신경 과학을위한 McKnight 기금 기금, 학술상

5 월 2019

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