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2020 McKnight 학자 상

2020 년 5 월 28 일

신경 과학을위한 맥나이트 기부 기금의 이사회는 2020 년의 맥나이트 학자 상을 수상하기 위해 6 명의 신경 과학자를 선정했다고 발표하게 된 것을 기쁘게 생각합니다.

McKnight Scholar Award는 독자적인 실험실과 연구 경력을 쌓기위한 초기 단계에 있으며 신경 과학에 대한 헌신을 보여준 젊은 과학자들에게 수여됩니다. UCLA의 데이비드 게펜 의과 대학 (David Geffen School of Medicine)의 위원장 인 켈시 C. 마틴 (Kelsey C. Martin) 박사는“올해의 학자들은 뇌와 정신의 생물학을 밝히는 현대 신경 과학의 힘을 잘 보여주고있다. 이상은 1977 년에 소개 된 이래,이 저명한 조기 경력상은 240 명 이상의 혁신적인 연구자에게 자금을 지원했으며 수백 가지의 혁신적인 발견을 불러 일으켰습니다.

“2020 McKnight 학자들은 다양한 모델 유기체에서 다양한 방법 론적 접근 방식을 활용하여 소뇌 운동 계획의 계산 논리와 소뇌에서의 유전자 조절 논리를 해독하면서 장-뇌 상호 작용 및 부모-유아 결합의 신경 과학을 발전시키고 있습니다. 피질, 뉴런에서 새로운 염화물 채널을 식별하고 특성화하고 구조에 기반한 접근법을 사용하여 특정 세로토닌 수용체를 표적으로하는 새로운 치료제를 개발합니다”라고 Martin은 말합니다. "위원회 전체를 대표하여 올해의 McKnight Scholar Awards의 혁신적인 장학금과 신경 과학에 대한 기여에 대해 모든 지원자에게 감사의 말씀을 전합니다."

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

스티븐 플 라벨 박사
매사추세츠 공과 대학 – 케임브리지, MA
C. elegans에서 장뇌 신호의 기본 메커니즘을 설명
장내 세균이 뇌 활동과 행동에 어떻게 영향을 미치는지 연구.

Nuo Li, Ph.D.
베일러 의과 대학 – 휴스턴, 텍사스
운동 계획 중 소뇌 계산
소뇌를 포함한 뇌의 다른 부분이 신체 운동을 계획하기 위해 조정하는 과정을 연구합니다.

로렌 오코넬 박사
스탠포드 대학교 – 스탠포드, 캘리포니아
유아 뇌에서 부모 Engrams의 신경 기초
부모의 유대 중 영아의 뇌에서 일어나는 일과이 신경 과정이 미래의 의사 결정과 성인의 복지에 미치는 영향을 연구합니다.

Zhaozhu Qiu, Ph.D.
존스 홉킨스 대학교 – 볼티모어, MD
신경 시스템에서 새로운 염화물 채널의 분자 정체성과 기능 발견
다양한 염화물 채널의 기본 유전자와 신경 흥분성 및 시냅스 가소성을 조절하는 역할에 대한 연구.

마리아 안토니에 타 토치 박사
컬럼비아 대학교 – 뉴욕, 뉴욕
대뇌 피 질의 억제에 대 한 유전자 모듈 및 회로 모티브의 진화
뇌 구성과 기능의 기본 원리를 유추하기 위해 간단한 뇌를 가진 동물에서 고대 뉴런 유형을 연구함으로써 신경 회로의 진화를 탐구합니다.

다니엘 바커 박사
시나이 산의 아이칸 의과 대학 – 뉴욕
세로토닌 수용체의 구조적 연구를 통해인지 장애에 대한 약물 발견 가속화
인지와 관련된 특정 세로토닌 수용체의 구조를 결정하고, 약물 요법의 발견을 진행시키기 위해 특정한 방식으로 수용체에 결합 할 수있는 화합물을 확인하기 위해 그 구조를 사용합니다.

올해의 McKnight Scholar Awards에는 58 명의 지원자가 있었으며 미국 최고의 젊은 신경 과학 교수를 대표했습니다. 교수진은 풀 타임 교수진에서 처음 4 년 동안 만 상을받을 자격이 있습니다. Martin 이외에도 Scholar Awards 선정위원회에는 뉴욕 대학교 Dora Angelaki 박사; Gordon Fishell 박사, 하버드 대학교; Loren Frank 박사, 샌프란시스코 대학교, 샌프란시스코; Mark Goldman 박사, University of California, Davis; 듀크 대학교 의과 대학의 Richard Mooney 박사; 펜실베니아 의과 대학 아미타 세갈 박사; 그리고 Michael Shadlen 박사, Columbia University 박사.

내년 보너스 신청은 8 월에 제공 될 예정이며 2021 년 1 월 4 일에 예정되어 있습니다. McKnight의 신경 과학 보너스 프로그램에 대한 자세한 내용은 엔도 우먼트 펀드 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 McKnight 재단이 단독으로 자금을 조달하고 전국의 저명한 신경 과학자들이 이끄는 독립적 인 조직입니다. McKnight Foundation은 1977 년부터 신경 과학 연구를 지원해 왔습니다.이 재단은 1986 년 설립자 William L. McKnight (1887-1979)의 의도 중 하나를 수행하기 위해 기금 기금을 설립했습니다. 3M Company의 초기 리더 중 한 명인 그는 기억력과 뇌 질환에 개인적으로 관심이 있었고 치료법을 찾는 데 사용되는 유산의 일부를 원했습니다. 기부 기금은 매년 3 가지 유형의 상을 수여합니다. McKnight Scholar Award 이외에도, 그들은 Neuroscience Awards의 McKnight 기술 혁신으로 뇌 연구를 향상시키기위한 기술 발명품 개발을위한 시드 돈을 제공합니다. 번역 및 임상 연구를 통해 얻은 지식을 인간의 뇌 장애에 적용하기 위해 노력하는 과학자들을위한 McKnight 뇌 장애 신경 상.

2020 McKnight 학자 상

스티븐 플 라벨 박사 메사추세츠 주 매사추세츠 공과 대학 피코 워 학습 및 기억 연구소 조교수

C. elegans에서 장뇌 신호의 기본 메커니즘을 설명

최근에는 소화관에 서식하는 박테리아의 혼합 인 장의 미생물 총에 대한 관심과 전반적인 건강에 미치는 영향이 증가했습니다. Flavell 박사는 장과 뇌가 상호 작용하는 방법, 특정 박테리아의 존재가 뉴런을 활성화시키는 방법 및 이것이 동물의 행동에 미치는 영향에 대한 근본적인 질문에 대답하기 위해 일련의 실험을 수행합니다. 이 연구는 인간 미생물 군집에 대한 새로운 질문과 그것이 신경계 및 정신과 적 장애를 포함하여 인간 건강과 질병에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 새로운 질문을 열 수 있습니다.

장과 뇌가 어떻게 기계적으로 상호 작용하는지에 대한 이해는 거의 없습니다 – 박테리아의 존재에 의해 어떤 뉴런이 활성화됩니까? 그들은 무엇을 감지하고 있습니까? 그들은 어떤 신호를 어디에서 보내고 있습니까? 그리고 뇌는 이러한 신호를 어떻게 처리하고 행동으로 바꾸는가? Flavell 박사의 연구는 그의 실험실에서 C. 엘레 간스 간단하고 명확한 신경계가 실험실에서 쉽게 연구 할 수있는 비교적 복잡한 행동을 생성 할 수있는 웜.

Flavell 박사와 그의 팀은 활동하는 동안에 만 활동하는 특정 유형의 장 뉴런 (장을 라이닝하는 뉴런)을 식별했습니다. C. 엘레 간스 박테리아를 먹입니다. 그의 실험은 뉴런을 활성화시키는 박테리아 신호를 식별하고, 장뇌 신호에서 다른 뉴런의 역할을 검사하고, 뇌로부터의 피드백이 장내 박테리아의 검출에 어떻게 영향을 미치는지를 조사 할 것입니다. 예를 들어, 장의 뉴런 C. 엘레 간스 박테리아가 감지되면 뇌에 신호를 보내어 웜이 느려지고 먹이를 줄 수 있습니다. 실험은 웜이 가득 찼거나 다른 유형의 박테리아에 직면했을 때 신호와 행동이 어떻게 변하는 지, 장 뉴런의 활동이 중단 될 때 발생하는 것과 같은이 과정의 뉘앙스를 식별합니다. 이러한 핵심 과정을 이해하면 미래의 연구가 인간의 장내 세균이 복잡한 행동 및 신경 학적 상태와 어떻게 연결되어 있는지 확인할 수 있습니다.

Nuo Li, Ph.D., TX, 휴스턴, Baylor 의과 대학 신경 과학 조교수

운동 계획 중 소뇌 계산

타이밍은 계획된 방식으로 근육을 움직일 때 모든 것입니다. Dr. Li의 연구는 마우스 모델을 사용하여 계획과 운동 사이의 시간 동안 뇌가 무엇을하고 있는지 이전 연구보다 더 자세히 조사합니다. 두뇌에 대한 낡고 간결한 시각은 제어 센터로서 추론이 일어나는 전두 피질과 뇌의 고대 부분 인 소뇌를 신호를 근육으로 보내는 도구로 구상하는 데 사용되었습니다. 연구자들은 뇌의 여러 부분이 사고와 계획에 관여한다고 주장하면서 그 견해가 더욱 미묘 해졌다.

리 박사의 연구실은 앞쪽 측면 운동 피질 (ALM, 마우스 전두 피질의 특정 부분)과 소뇌가 마우스가 행동을 계획하는 동안 고리에 잠겨 있음을 밝혀 냈습니다. 어떤 정보가 앞뒤로 전달되는지 정확히 알 수는 없지만 실제로 근육을 움직이는 신호와는 다릅니다. 계획하는 동안 즉시 연결이 중단되면 이동이 잘못됩니다. 다른 한편으로, 두뇌는 또한 그 시간을 사용하여 피드백이 후속 운동에 대한 개선 된 계획으로 전환 될 수 있는데, 이는 농구 선수가 미스를 관찰 한 후 조정하는 방식입니다.

Dr. Li의 실험은 운동 계획에서 소뇌의 역할을 밝혀 내고 ALM과 ALM을 연결하는 해부학 적 구조를 정의합니다. 그는 소뇌 피질을 매핑하고 Purkinje 세포라고 불리는 소뇌 계산에 사용되는 특수 유형의 세포 집단이 운동 계획에서 ALM에 의해 활성화되고 계획하는 동안 신호를주고받는 신호를 알아낼 것입니다. 두 번째 목표는 소뇌가 어떤 종류의 계산을 수행하는지 탐구 할 것입니다.이 실험은 신호를 관찰 한 후 얼마 후에 특정 행동을하도록 훈련 된 마우스를 사용합니다. Li는 동물이 움직이지 않고 움직일 준비가되어있는 그 예상 시간 동안 뇌의 어떤 부분이 활성화되는지 관찰함으로써 그 과정을 교란시킴으로써 이러한 정교하고 근본적인 두뇌 과정에 대해 더 많이 배울 것입니다.

로렌 오코넬 박사 생물학 조교수, 스탠포드 대학교, 스탠포드, 캘리포니아

유아 뇌에서 부모 Engrams의 신경 기초

부모 / 유아의 유대는 인간뿐만 아니라 동물의 전체 지역 사회의 복지에 중요합니다. 신체 건강을 지원할뿐만 아니라 성인이 될 때 개인의 행동과 선택에도 영향을 미칩니다. 오코넬 박사의 연구는 본딩 프로세스의 일부로 유아기에서 메모리가 어떻게 형성되는지를 식별하고, 메모리 인쇄물을 추적하여 향후 의사 결정에 어떻게 영향을 미치는지 식별하고, 본딩의 붕괴에 대한 신경 학적 영향을 조사 할 것입니다.

이 프로젝트는 부모가 먹이를 제공하는 부모 / 유아 결합 행동으로 인해 독 개구리 모델을 사용합니다. 독 개구리 모델의 또 다른 이점은 개구리의 생리학으로 신경 동작을 명확하게 관찰 할 수 있다는 것입니다. 결합 행동은 고대이며 양서류에서 포유류까지 비교적 보존 된 뇌 영역에서 나타납니다. 부모의 관점에서 본딩의 영향을 조사한 연구는 있지만 영아의 영향이나 신경 학적 영향에 대해서는 거의 이해되지 않습니다.

오코넬 (O'Connell)이 연구하고있는 개구리에서, 결합 행동은 올챙이에 의한 구걸 디스플레이를 포함하며, 이는 부모가 음식을 위해 수정되지 않은 알을 제공하게한다. 그 음식과 보살핌을 받음으로써 올챙이는 부모에게 각인을하게되고 이는 올챙이의 미래 배우자 선택에 영향을 미칩니다. 돌보미처럼 보이는 배우자를 선호 할 것입니다. 오코넬 (O'Connell)은 음식을 구걸하는 올챙이가 풍부한 뉴런 마커를 확인했으며 이러한 뉴런은 인간의 학습 및 사회적 행동과 관련된 다양한 신경 학적 문제에 연루된 것과 유사하다는 것을 발견했습니다. 그녀의 연구는 유아 인식 및 간병인과의 유대 관계, 그리고 나중에 배우자를 선택할 때의 뇌 활동, 각 과정의 뉴런 활동이 정상적인 조건에서 어떻게 결합되는지, 그리고 유대가 붕괴 될 때의 뇌 활동을 조사 할 것입니다.

Zhaozhu Qiu, Ph.D., Johns Hopkins University, 생리학 및 신경 과학 조교수, 볼티모어, MD

신경 시스템에서 새로운 염화물 채널의 분자 정체성과 기능 발견

이온 채널은 뇌가 정상적인 기능을 유지하기위한 초석입니다. 그들은 시냅스 전달과 소성뿐만 아니라 뉴런 막 잠재력과 흥분성을 제어합니다. 그들은 많은 신경계 및 정신과 적 장애에 관여하므로 주요 약물 표적입니다. 대부분의 연구는 나트륨, 칼륨 및 칼슘과 같은 양으로 하전 된 이온을 전도하는 이온 채널에 중점을두고 있습니다. 그러나, 가장 풍부한 음전하 이온 인 염화물의 통과를 허용하는 이온 채널의 기능은 여전히 잘 알려져 있지 않다.

주요 과제 중 하나는 다양한 염화물 채널 중 일부를 암호화하는 유전자의 알려지지 않은 정체성입니다. Qiu 박사와 그의 연구팀은 처리량이 많은 게놈 스크린을 수행하여 각각 세포 부피 증가와 산성 pH에 의해 활성화 된 두 개의 새로운 염화물 채널 군을 확인했습니다. Qiu 박사의 연구는 전기 생리 학적, 생화학 적, 이미징 및 행동 기법을 조합하여 뉴런-글 리아 상호 작용, 시냅스 가소성, 학습 및 기억에 중점을 둔 새로운 이온 채널의 신경 기능을 조사하는 것을 목표로합니다.

Qiu 박사는이 접근법을 뇌의 다른 신비한 염화물 통로로 확장 할 것입니다. 그는 또한 살아있는 세포와 동물의 세포 및 세포 수준에서 염화물 농도를 측정하고 조작하기위한 새로운 방법과 도구를 개발할 계획이며, 이는 현재이 분야에서 주요 기술 장애물이되고 있습니다. 그의 연구는 신경계에서 염화물이 어떻게 조절되는지에 대한 주요 통찰력을 제공 할 것입니다. 염화물 조절 곤란과 관련된 신경계 질환에 대한 새로운 치료제로 이어질 수 있습니다.

마리아 안토니에 타 토치 박사 뉴욕, 콜롬비아 대학교 조교수

대뇌 피 질의 억제에 대 한 유전자 모듈 및 회로 모티브의 진화

복잡한 기능을 수행하도록 최적으로 설계된 공학적 위업으로 두뇌를보고 싶은 유혹을받을 수 있습니다. 실제로 현대의 두뇌는 진화론 적 도전의 어느 시점에서든 기존의 구성 요소가 용도 변경, 곱셈 및 다양 화되는 긴 진화 역사에 의해 형성되었습니다. 토치 박사는 이러한 과정을 이해하고 수억 년의 진화로 분리 된 척추 동물에서 어떤 기본 신경 시스템이 보존되는지 알아 내기 위해 연구를 진행하고 있습니다.

이를 위해 Tosches 박사는 포유류 중추 신경계에서 중요한 억제 역할을하는 GABAergic 뉴런의 진화 역사를 탐구하고 있습니다. 그녀의 이전 실험은 파충류와 포유류의 GABAergic 뉴런이 유 전적으로 유사하다는 것을 발견했습니다. 이는 이러한 뉴런 유형이 척추 동물 조상에 이미 존재했음을 나타냅니다. 그들은 또한 두 가지 유형의 뇌에서 특정 뉴런 기능과 관련된 유전자 모듈을 공유합니다. Tosches의 새로운 연구에서, 그녀는 동일한 뉴런 유형이 도롱뇽의 단순한 뇌에서 발견되는지를 결정할 것입니다.

이 연구는 이러한 도롱뇽에서 수만 개의 개별 세포를 시퀀싱하고 쥐와 거북이에서 발견 된 GABAergic 세포 유형을 비교하여이 뉴런의 단일 분류 체계를 4 중주로 구축합니다. 다음 단계는 유전자 모듈을 비교하여 GABAergic 뉴런 아형을 일으킨 유전자 메커니즘을 이해하는 것입니다. 두 번째 목표에서 Tosches와 그녀의 팀은 행동 실험 중에 생체 내 영상으로 도롱뇽 GABAergic 뉴런의 활동을 기록하여 자극이있을 때 이러한 뉴런의 활동을 추적합니다. 이 연구는 회로 신경 과학에 완전히 새로운 동물 모델을 도입하여 뇌가 기본 수준에서 어떻게 작동하는지에 대한 이해를 높여줍니다.

다니엘 바커 박사 뉴욕 뉴욕 시나이 산 아이칸 의과 대학 조교수

세로토닌 수용체의 구조 연구를 통한인지 장애에 대한 약물 발견 가속화

신경 및인지 장애를 해결하기위한 약물 발견은 복잡하고 시간이 많이 걸리는 과정입니다. 많은 약물이 중독과 관련된 도파민 수용체를 표적으로하며 일부 약물은 부정확하며 잠재적으로 위험한 부작용을 유발합니다. 또한, 일부 장애 (알츠하이머가 두드러진 예)에는 약물 치료가 전혀 없습니다. Wacker 박사는 특정 세로토닌 수용체 (도파민 시스템을 활성화시키는 것과 동일한 위험을 갖지 않음)에 중점을 둔 약물 발견에 대한 새로운 접근법을 제안하며, 분자 규모에서 수용체 구조를 신중하게 매핑하고, 특정 방식으로 그 수용체에 결합합니다.

5-HT로 알려진 수용체7R은 1990 년대 중반에 발견되었으며 12 가지 세로토닌 수용체 중 하나입니다. 인지 장애에 대한 유망한 치료법으로 밝혀졌지만 그에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다. Wacker 박사는 수용체의 정제 된 샘플에 대해 X- 선 결정학을 사용하여 수용체의 구조적 연구를 수행 할 것을 제안합니다. 그는 약물이 수용체에 어떻게 결합하는지, 구조에 돌연변이를 도입하여 그것이 결합과 상호 작용에 어떻게 영향을 미치는지 살펴볼 것입니다. 목표는 특정 방식으로이 수용체 하나만 활성화시키는 화합물을 찾는 것입니다.

이러한 가능한 약물을 찾기 위해 Wacker의 팀은 3D 구조를 가장 "적합한"수용체에 대한 수용체의 3D 모델과 비교하여 수억 개의 화합물을 컴퓨터로 검색합니다. 주요 잠재 고객을보다 면밀히 조사하고, 특히 유망한 후보 몇 명을 실험실에서 테스트합니다. 수년, 심지어 수십 년이 걸릴 수있는 전통적인 약물 시험 과정과 비교할 때,이 전산화 된 과정은 약물의 구조에 따라 본질적으로 약물을 사전 검열하고 개발 속도를 높일 수있는 기회를 제공합니다.

이야기: 신경 과학을위한 McKnight 기금 기금, 학술상

2020 년 5 월

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