Lumaktaw sa nilalaman

Mga nagawa

2019-2020

Gilad Evrony, MD, Ph.D., Assistant Professor, Center for Human Genetics and Genomics, Depts. ng Pediatrics at Neuroscience & Physiology, New York University Langone Health

"TAPESTRY: Isang Teknolohiya ng Single-cell Multi-omics para sa Pagkakasunod-sunod ng Pagkakasunod-sunod ng High-resolution ng Human Utak"

Karaniwang kaalaman na ang bawat tao ay nagsisimula bilang isang solong cell na may isang solong hanay ng "mga tagubilin" ng DNA, ngunit ang mga detalye kung paano ang isang cell na nagiging trillions - kabilang ang sampu sa bilyun-bilyong mga selula sa utak - ay hindi pa rin gaanong kilala. Ang pananaliksik ni Dr. Evrony ay naglalayong pagbuo ng teknolohiya na tinatawag na TAPESTRY, na maaaring magpapaliwanag sa prosesong ito sa pamamagitan ng pagbuo ng "family tree" ng mga selula ng utak, na nagpapakita kung aling mga progenitor cell ang nagdudulot ng daan-daang mga uri ng mga mature na selula sa utak ng tao.

Maaaring malutas ng teknolohiya ang ilan sa mga pangunahing isyu na nakaharap sa mga mananaliksik na nag-aaral sa pagpapaunlad ng utak ng tao. Ang pangunahing paraan ng pag-aaral ng pag-unlad sa pamamagitan ng mga lineage ng pagsunod (pagpapasok ng mga marker sa mga selula ng mga hindi pa gulang na hayop at pagkatapos ay pag-aaral kung paano ang mga marker ay nakukuha sa kanilang mga anak) ay imposible sa mga tao dahil ito ay nagsasalakay. Ang nakaraang trabaho ni Dr. Evrony kasama ang mga kasamahan ay nagpakita na ang mga mutasyon na natural na nangyayari ay maaaring gamitin upang sumubaybay sa mga lineage sa utak ng tao. Nilalayon ng TAPESTRY na isulong at sukatin ang pamamaraan na ito sa pamamagitan ng paglutas ng ilang mga limitasyon ng mga kasalukuyang pamamaraan. Una, ang pagkakasunud-sunod ng lahi ay nangangailangan ng mas maaasahang paghihiwalay at paglaki ng mga maliliit na halaga ng DNA ng iisang mga selula. Ikalawa, ang isang detalyadong pag-unawa sa pagpapaunlad ng utak ng tao ay kailangang maging epektibo sa gastos upang pahintulutan ang pag-uulat ng libu-libo o libu-libong indibidwal na mga selula. Sa wakas, kailangan din itong mag-map ng phenotypes ng mga selula - hindi lamang nakikita kung gaano kalapit ang mga cell ay may kaugnayan, kundi pati na rin kung anong mga uri ng mga selula ang mga ito. Ang TAPESTRY ay naglalayong lutasin ang mga hamong ito.

Ang diskarte ni Dr. Evrony ay naaangkop sa lahat ng mga selula ng tao, ngunit may espesyal na interes sa mga sakit sa utak. Kapag ang mga malulusog na mga lineage sa utak ay nai-mapa, maaari silang magamit bilang isang baseline upang makita kung paano naiiba ang pag-unlad ng utak sa mga indibidwal na may iba't ibang mga karamdaman na malamang na lumabas sa pag-unlad, tulad ng autism at schizophrenia.

Iaroslav 'Alex' Savtchouk, Ph.D., Assistant Professor, Kagawaran ng Biomedical Sciences, Marquette University

"Mabilis Panoptical Imaging ng Brain Volumes sa pamamagitan ng Time-tag na Quadrangular Stereoscopy"

Ang mga modernong optical brain imaging techniques ay nagpapahintulot sa pagmamasid ng isang manipis na layer ng utak, ngunit ang imaging ng maraming aktibidad sa utak sa 3-dimensional na espasyo - tulad ng isang dami ng utak - ay napatunayang masyado. Si Dr. Savtchouk ay bumuo ng isang diskarte na nagpapahintulot sa mga mananaliksik upang makita kung ano ang nangyayari hindi lamang sa ibabaw ng isang utak, ngunit malalim sa loob at sa mas mataas na spatio-temporal na resolusyon kaysa sa dati.

Ang proseso ng core - dalawang poton microscopy - Pinipili ang aktibidad ng utak sa pamamagitan ng paghanap ng pag-ilaw sa genetically modified brain cells ng mga laboratoryo na hayop. Sa isang solong laser, ang malalim na impormasyon ay naitala nang napakabagal. Sa pamamagitan ng dalawang laser beams, ang mga mananaliksik ay mahalagang nakakuha ng binokular na paningin - makikita nila kung ano ang mas malapit at mas malayo, ngunit may mga pa rin ang "mga anino" na kung saan walang makikita (halimbawa, kapag ang isang tao ay tumitingin sa isang gilid ng chess board, ang ilang piraso maaaring ma-block ng mas malapit na piraso.) Sinusubukan ni Dr. Savtchouk ang isyung ito sa pagdaragdag ng dalawang karagdagang laser beam, na nagbibigay ng quad-vision at lubos na binabawasan ang mga bulag na lugar. Siya ay din sequencing ang timing ng lasers - na pulso mabilis - kaya mga mananaliksik alam kung saan laser Nakita kung aling mga aktibidad, kritikal sa pagbuo ng isang oras-tumpak na tatlong-dimensional na modelo.

Ang proyekto ni Dr. Savtchouk ay unang nagsasangkot ng pagdidisenyo ng sistema sa mga simulation ng computer, at pagkatapos ay nagpapatunay ng application nito sa mga modelong mouse. Ang kanyang layunin ay upang bumuo ng mga paraan upang i-update ang umiiral na dalawang-photon microscopes parehong sa pamamagitan ng pagdaragdag ng laser beam at sa pamamagitan ng upgrade sa hardware at software, na nagpapahintulot sa mga laboratoryo upang makinabang mula sa teknolohiya nang hindi nagbabayad para sa isang buong bagong sistema.

Nanthia Suthana, Ph.D., Associate Professor, Department of Psychiatry and Biobehavioral Sciences, University of California Los Angeles

"Wireless at Programmable Recording at Stimulation ng Deep Utak Aktibidad sa malayang Paglipat ng mga tao immersed sa Virtual (o Augmented) Reality"

Ang pag-aaral ng pantao neurological phenomena ay nagtatampok ng maraming hamon - ang mga utak ng tao ay hindi maaaring ma-aral nang direkta tulad ng mga talino ng hayop, at mahirap muling likhain (at itala ang mga resulta ng) ang phenomena sa isang setting ng laboratoryo. Nagmumungkahi si Dr Suthana na bumuo ng isang sistema na gumagamit ng virtual at augmented na katotohanan upang lumikha ng makatotohanang mga pangyayari sa pagsubok para sa kanyang mga paksa. Ginagamit niya ang data na naitala ng mga implantable utak na aparato na ginagamit sa paggamot ng epilepsy.

Daan-daang libu-libong tao ang nagtatatag ng mga device na ito, at marami sa mga implanted device ang nagbibigay-daan para sa wireless programming at pagbawi ng data. Ang diskarte ni Dr Suthana ay tumatagal ng bentahe sa huli - ang mga device na ito ay nagtatala ng lahat ng uri ng aktibidad ng malalim na utak, at maaari niyang i-tap ang data na naitala habang ang mga paksa ay nakikipag-ugnayan sa mga eksperimentong VR o AR. Mahalaga, ang mga paksa ay maaaring malayang gumalaw dahil dinadala nila ang monitor ng utak at mag-record ng device sa kanila. Ang pagkuha ng paggalaw at mga biometric na sukat ay maaaring gawin nang sabay-sabay, nagtitipon ng kumpletong larawan ng mga tugon.

Si Dr. Suthana ay nagtatrabaho sa isang multidisciplinary team upang gawin ang sistema ng trabaho; kabilang ang pangkat na ito ang mga electrical engineer, physicist, at computer scientist. Ang mga pangunahing katotohanan tulad ng latency ng signal ay dapat na maitatago upang ang data ay maaaring i-synchronize at masukat nang wasto. Sa huli, naniniwala siya na ang malayang pag-uugali ng mga tao na nakikipag-ugnayan sa mga pinaka makatotohanang simulasyong posible ay magpapahintulot sa mga mananaliksik na maunawaan nang mas tumpak kung paano gumagana ang utak. Bilang karagdagan sa pangunahing mga tanong sa neurolohiya - tulad ng kung anong aktibidad ng utak at mga pisikal na tugon ay sinasamahan ng mga partikular na pagkilos o reaksyon sa stimuli - ang sistema ay nagpapakita ng pangako para sa pananaliksik sa post-traumatic stress disorder at iba pang mga kondisyon kung saan ang mga environmental trigger ay maaaring kunwa sa isang kinokontrol na virtual na kapaligiran.

2018-2019

Michale S. Fee, Ph.D., Glen V. at Phyllis F. Dorflinger Propesor ng Computational and Systems Neuroscience, Kagawaran ng Brain and Cognitive Sciences, Massachusetts Institute of Technology; at Investigator, McGovern Institute for Brain Research

"Mga bagong teknolohiya para sa imaging at pagtatasa ng neural state-space trajectories sa malayang-kumilos maliliit na hayop"

Ang pag-aaral ng aktibidad sa neural sa talino ng mga hayop ay isang matagal na hamon para sa mga mananaliksik. Ang kasalukuyang mga diskarte ay hindi perpekto: ang kasalukuyang laki ng microscopes ay nangangailangan ng mga hayop na mahigpit sa kanilang aktibidad, at ang mga microscope na ito ay nag-aalok ng isang limitadong larangan ng pagtingin sa mga neuron. Sa pamamagitan ng paggawa ng mga breakthroughs sa mikroskopyo miniaturization, Dr Fee at ang kanyang lab ay pagbuo ng mga tool na kinakailangan upang makita kung ano ang nangyayari sa isang hayop ng utak habang ang hayop ay libre upang maisagawa ang natural na pag-uugali.

Ang mikroskopyo sa ulo ay nagpapahintulot sa Dr Fee na obserbahan ang mga pagbabago sa mga talino ng mga ibon sa kabataan habang natututo silang kumanta ng kanilang mga kanta. Habang nakikinig sila, ulitin, at natutunan, tinatala ni Dr. Fee ang neural circuits na bumuo bilang bahagi ng komplikadong proseso ng pag-aaral. Ang mga circuit na ito ay may kaugnayan sa mga circuits ng tao na nabuo sa panahon ng kumplikadong pag-aaral ng mga pagkakasunud-sunod ng motor, tulad ng pag-aaral na sumakay ng bisikleta, at nasisira sa ilang mga kondisyon kabilang ang Parkinson's disease. Dahil sa kanyang layunin na idokumento ang isang natural na proseso ng pag-aaral, mahalagang mahalaga na magrekord ng aktibidad ng neural habang nasa likas na pag-uugali.

Bilang karagdagan sa miniaturization, ang bagong mikroskopyo ay magkakaroon ng kakayahang mag-record ng isang order ng magnitude mas neurons kaysa sa iba pang mga diskarte na ginagamit sa malayang-kumikilos hayop at ipares sa bagong pagtatasa ng data na magpapahintulot sa mga mananaliksik na gumawa ng mga obserbasyon sa real time at ayusin ang kanilang mga eksperimento, pagpapabilis sa proseso ng pananaliksik. Magkakaroon ito ng mga kagyat at malawak na aplikasyon para sa mga mananaliksik na pagtuklas sa lahat ng uri ng pag-uugali ng utak sa maliliit na hayop.

Marco Gallio, Ph.D., Assistant Professor, Kagawaran ng Neurobiology, Northwestern University

"Re-kable koneksyon sa buhay na utak"

Ang pananaliksik na ito ay naglalayong palawakin ang aming pag-unawa kung paano gumagana ang talino sa pamamagitan ng pagpapahintulot sa mga siyentipiko na piliing pahinain ang mga koneksyon sa synaptic at upang hikayatin ang mga bagong koneksyon sa pagitan ng mga neuron. Ang muling pag-kable ng utak ay magpapahintulot sa mga mananaliksik upang maunawaan ang mas tiyak kung aling mga koneksyon ang naglalaro ng isang papel sa mga partikular na subset ng mga neurological effect.

Ang bawat neuron sa loob ng isang circuit ng utak ay nagkokonekta sa maramihang mga target. Ang bawat target ay maaaring magkaroon ng isang natatanging function, at samakatuwid iproseso ang parehong papasok na impormasyon sa isang ganap na naiibang paraan. Halimbawa, ang ilang mga tiyak na neurons sa prutas na fly utak ay nagdadala ng impormasyon tungkol sa panlabas na kapaligiran na ginagamit upang mabilis na makalayo mula sa napipintong pagbabanta (isang likas na pag-uugali), ngunit upang makagawa ng pangmatagalang mga asosasyon sa pamamagitan ng pag-aaral.

Ang ipinanukalang teknolohiya ay magpapahintulot sa mga mananaliksik na matukoy ang mga koneksyon na kritikal sa bawat proseso sa pamamagitan ng piliing pag-alis ng mga synapses sa mga sentro ng pag-aaral habang iniiwan ang lahat ng iba pang koneksyon na buo. Ang proyektong ito ay naglalayong gumamit ng genetic engineering upang makagawa ng mga protina ng designer na magpapamagitan sa alinman sa pag-urong o pagkahumaling / pagdirikit sa pagitan ng genetikong tinukoy na mga kasosyo sa synaptic sa buo ng utak ng mga nabubuhay na hayop. Bilang karagdagan sa pagpapatunay na ang ganitong uri ng rewiring ng talino ay posible, ang pananaliksik ay magreresulta sa mga bagong strains ng lumipad na prutas na may natatanging genetika na maaaring agad na maibahagi sa iba pang mga mananaliksik. Sa pamamagitan ng disenyo, ang mga tool na ito ay maaaring madaling mabago para sa paggamit sa anumang modelo ng hayop o inilalapat sa iba't ibang bahagi ng utak, na nagpapagana ng isang buong bagong klase ng neurological na pag-aaral na may malalim na implikasyon para sa aming pag-unawa sa kung paano gumagana ang mga utak ng tao.

Sam Sober, Ph.D. , Associate Professor, Kagawaran ng Biology, Emory University

Muhannad Bakir, Ph.D., Propesor, School of Electrical at Computer Engineering at Associate Director, Interconnect and Packaging Center, Georgia Institute of Technology

"Flexible elektrod arrays para sa malakihang pag-record ng mga spike mula sa kalamnan fibers sa malayang kumikilos Mice at songbirds"

Ang aming pag-unawa sa kung paano ang utak coordinate aktibidad ng kalamnan sa panahon ng skilled pag-uugali ay limitado sa pamamagitan ng teknolohiya na ginagamit upang i-record ang naturang aktibidad - kadalasan, ang mga wire na ipinasok sa mga kalamnan na maaari lamang makita ang summed aktibidad ng maraming mga indibidwal na signal na ginagamit ng nervous system upang kontrolin ang mga kalamnan. Drs. Ang matino at Bakir ay ang pagbuo ng kung ano ang buod ng isang "mataas na kahulugan" sensor array (isang koleksyon ng maraming mga maliit na sensor) na resolbahin ang marami sa mga isyu na ito sa pamamagitan ng nagpapahintulot sa mga mananaliksik upang makita at itala ang napaka-tumpak na mga senyas ng mga de-koryenteng mula sa mga indibidwal na mga fibers ng kalamnan.

Ang iminungkahing sensor ay may maraming mga detector na nagtatala mula sa isang kalamnan nang hindi napinsala ito. (Ang mga naunang pamamaraan ay nakasalalay sa mga wire na maaaring makapinsala sa mga kalamnan kapag ipinasok, lalo na ang mga maliliit na kalamnan na ginagamit sa mga magagandang kasanayan sa motor.) Ang mga arrays ay gawa mula sa nababaluktot na mga materyales na umaakma sa hugis ng isang kalamnan at nagbago ng hugis bilang galaw ng hayop. Higit pa rito, dahil ang mga arrays ay nagtitipon ng mas maraming data kaysa sa naunang mga aparato, mayroon silang mga built-in na circuits upang mangolekta at mag-package ng data bago ipadala ang mga signal sa computer ng mananaliksik.

Ang isang prototype na bersyon ng array ay nagsiwalat ng mga bagong pananaw: dati, ito ay pinaniniwalaan na kinokontrol ng nervous system ang aktibidad ng kalamnan sa pamamagitan ng pagsasaayos lamang ng kabuuang bilang ng mga de-kuryenteng mga spike na ipinadala sa isang kalamnan. Ngunit ang tumpak na pagtuklas ay nagpahayag na ang mga pagkakaiba-iba ng millisecond na antas sa multi-spike pattern ng timing ay nagbabago kung paano kinokontrol ng mga kalamnan ang pag-uugali. Ang mga bagong arrays ay dinisenyo para sa paggamit sa mga mouse at songbirds at tutulong sa amin na maunawaan ang kontrol ng neural ng maraming iba't ibang mga kasanayang pag-uugali at maaaring magbigay ng mga bagong pananaw sa mga neurological disorder na nakakaapekto sa kontrol ng motor.

2017-2018

Jose M. Carmena, Ph.D., Propesor, Kagawaran ng Electrical Engineering at Computer Sciences, at ang Helen Wills Neuroscience Institute, University of California Berkeley

Michel M. Maharbiz, Ph.D., Propesor, Department of Electrical Engineering at Computer Sciences, University of California Berkeley

Neural Dust: isang ultrasonic, mababa kapangyarihan, matinding miniature na teknolohiya para sa ganap na wireless at untethered neural recording sa utak

Drs. Ang Carmena at Maharbiz ay nakikipagtulungan upang lumikha ng susunod na henerasyon ng paggamit ng utak-machine interface (BMI) gamit ang tinatawag na "neural dust" -nag-implantable, mote-sized, ultrasonic sensors na maaaring alisin ang pangangailangan para sa mga wire na dumadaan sa skull, at pahintulutan para sa untethered, real-time na wireless cortical recording. Habang ang mga mananaliksik sa kanilang mga laboratoryo pati na rin ang iba pang mga kasamahan sa University of California Berkeley's Department of Electrical Engineering at Computer Sciences at ang Helen Wills Neuroscience Institute ay nag-aaral ng mga potensyal na teknolohiya ng neural na alikabok na inilalapat sa mga kalamnan at sa paligid nervous system, pagpopondo mula sa McKnight ay magpapahintulot sa mga mananaliksik na ilapat ang konsepto sa gitnang nervous system, isang paraan na pinaniniwalaan nilang maaaring magbago ng neurolohiya sa parehong paraan na binagong revolutionize ng cardiology ang pacemaker. Sa pamamagitan ng closed-loop na operasyon ng neural dust technology, si Carmena at Maharbiz ay naghahangad ng isang hinaharap na kung saan ang utak ay maaaring sanayin o tratuhin upang ibalik ang normal na pag-andar pagkatapos ng pinsala o ang pagsisimula ng neuropsychological disease.

Ali Gholipour, Ph.D., Assistant Professor sa Radiology, Harvard Medical School; Direktor ng Radiology Translational Research, at kawani ng siyentipiko sa Computational Radiology Laboratory, sa Boston Children's Hospital

Motion-robust imaging technology para sa quantitative analysis ng early brain development 

Ang paggalaw ng mga fetus, newborns, at toddlers ay nagbibigay ng isang espesyal na hamon para sa mga mananaliksik na nakatutok sa mga advanced na imaging upang pag-aralan ang maagang pag-unlad ng utak at makilala ang mga posibleng pagkagambala. Ang pananaliksik na grupo ni Dr. Gholipour sa Computational Radiology Laboratory sa Boston Children's Hospital ay nagtatrabaho upang bumuo, sumuri, at magpalaganap ng teknolohiya ng bagong paggalaw na malakas na resonance imaging (MRI) at software na magpapahintulot sa mga mananaliksik na pag-aralan at makilala ang in-utero, perinatal , at pag-andar at istraktura ng maagang pagkabata. Ang mga bagong imaging at mga tool sa pag-aaral ng imahe ay maaaring humantong sa mga dramatikong pagpapabuti sa kakayahan ng neuroscience community na mangolekta at pag-aralan ang malaking data upang mapabuti ang pag-unawa sa pag-unlad ng maagang utak at magtatag ng isang mas malinaw na link sa mga karamdaman na maaaring nagmula mula sa pinakamaagang yugto ng buhay.

Alexander Schier, Ph.D., Leo Erikson Life Sciences Propesor ng Molecular and Cellular Biology, Kagawaran ng Molecular at Cellular Biology, Center para sa Brain Science, Harvard University

Pagre-rekord ng kasaysayan ng aktibidad na neuronal sa pamamagitan ng pag-edit ng genome

Ang lab ni Dr. Schier ay nagpapatuloy ng isang nobela na teknolohiya upang masubukan kung ang mga teknolohiya ng pag-edit ng genom ay maaaring magtala ng kasaysayan ng neuronal na aktibidad. Ang iminungkahing diskarte, na tinatawag na GESTARNA (para sa pag-edit ng genome ng mga sintetikong target arrays para sa pagtatala ng neuronal activity), ay may pangmatagalang potensyal na magrekord ng neuronal na aktibidad ng milyun-milyong neuron sa paglipas ng pinalawig na mga panahon. Paggamit ng zebrafish bilang sistema ng modelo, ang mga tool at konsepto na binuo ni Dr Schier at ang kanyang koponan ay maaaring magamit sa ibang mga sistema ng neuronal kung saan posible ang pag-edit ng genome at susunod na henerasyon. Isang nakaraang tumatanggap ng suporta ng McKnight Foundation, nakuha ni Schier ang unang pagkilala sa karera bilang McKnight Scholar (1999-2002), at naging tatanggap ng Brain Disorders Award (2006-2008).

2016-2017

Kwanghun Chung, Ph.D.,  Massachusetts Institute of Technology

Multi-scale na proteomic na pagbabagong-tatag ng mga cell at ang kanilang brainwide connectivity

Si Dr. Chung at ang kanyang lab ay bumubuo ng mga bagong teknolohiya upang makabuo ng komprehensibong, mataas na resolution na mapa ng utak. Siya ay pagsamahin ang mga bagong teknolohiya sa pagpoproseso ng tisyu na may mga pamamaraan sa pag-label ng genetic. Ang kasalukuyang mapping ng utak ay medyo mababa ang resolution at hindi kumpleto; Ang pananaliksik ni Chung ay magbibigay-daan sa mga neuroscientists na tanungin ang maraming mga molecule, mga uri ng cell, at circuits sa mga solong tisyu. Inaasahan ni Dr. Chung na ang mataas na resolusyon, ang komprehensibong pag-map ng utak ay mapabilis ang tulin ng pagtuklas sa malawak na hanay ng mga aplikasyon ng neuroscience at paganahin ang mga siyentipiko na makilala ang mga modelo ng sakit sa hayop sa isang mabilis at walang pinapanigang paraan.

Narayanan (Bobby) Kasthuri, Ph.D., MD, University of Chicago at Argonne National Labs

Utak-X: Mga mapa ng Nanoscale ng buong talino na gumagamit ng mga high-energy x-ray na batay sa synchrotron

Ang lab ni Dr. Kasthuri ay gumagamit ng mataas na enerhiya na X-ray upang lumikha ng kumpletong at komprehensibong mapa ng utak. Ang mga stack ng mga imahe na nabuo ay nagreresulta sa mga sobrang dami ng data na maaaring hatiin upang makilala ang lokasyon ng bawat neuron, daluyan ng dugo, at bahagi ng utak. Sa pamamagitan ng pagbuo ng mga mapa ng malusog na mga daga at talino ng tao, maaaring ihambing sila ng mga siyentipiko sa mga pathological sample upang mas mahusay na maunawaan ang cellular at sa huli ay magkakaibang pagkakaiba sa mga sakit na may sakit na apektado ng autism, diabetes at stroke, bukod sa iba pang mga sakit.

Stephen Miller, Ph.D., University of Massachusetts Medical School

Paghadlang ng mga balakid sa imaging sa utak

Mahirap ang imaging sa utak, dahil maraming mga molekular na probes ang hindi makatawid sa barrier ng dugo-utak (BBB). Si Dr. Miller at ang kanyang lab ay nakahanap ng mga paraan upang mapabuti ang imaging sa malalim na tisyu ng utak sa pamamagitan ng pag-tap sa mga bioluminescent properties ng firefly. Binago ng pangkat ng Miller ang natural na almirol na luciferin upang madagdagan ang kakayahang ma-access ang mga talino ng mga live na hayop. Ang glow ng utak ay maaaring magamit upang makita ang pagpapahayag ng gene, aktibidad enzyme, pag-unlad ng sakit ng monitor, o gauge ang pagiging epektibo ng mga bagong gamot.

2015-2016

Long Cai, Ph.D., California Institute of Technology

Pag-decipher ng molekular na batayan ng pagkakakilanlan ng cell sa utak sa pamamagitan ng pagkakasunud-sunod ng isda

Ang Cai's lab ay nakabuo ng isang high-powered imaging method batay sa "single molecule fluorescence in situ hybridization," o smFISH, na nagpapahintulot sa pagtingin sa genetic information (eg RNA) sa loob ng mga cell. Siya ngayon ay naglalayong iakma ang pamamaraang ito sa profile gene expression nang direkta sa talino sa parehong mataas na resolution gamit ang sunud-sunod na isda (seqFISH).

Cynthia Chestek, Ph.D., Unibersidad ng Michigan

Mataas na density 90μ
mpitch carbon microthread array upang i-record ang bawat neuron sa layer 5

Ang Chestek lab ay nagpapaunlad ng isang paraan upang i-record at maisalarawan ang malusog, interconnected, aktibong neurons sa loob ng isang span ng oras sa mas higit na densidad kaysa sa dati. Paggamit ng minuscule electrodes thread ng carbon, plano niyang i-record ang mga neuron sa isang utak ng daga mula sa isang hanay ng mga channel at pagkatapos ay hatiin ang utak upang mailarawan ang buong circuit. Ang layunin ay upang makamit ang isang 64-channel na array na maaaring sundin sa isang mataas na densidad gamit ang isang maginoo neuroscience connector.

Spencer Smith, Ph.D., University of North Carolina sa Chapel Hill

Multiphoton imaging para sa malaking volume ng utak

Ang mga neuron ay kumilos nang sama-sama sa mga kumplikadong paraan upang paghubog ng mga pag-iisip at pag-uugali. Ang Multiphoton imaging, na maaaring malutas ang mga indibidwal na mga neuron mula sa millimeters ang layo, ay lilitaw upang mag-alok ng isang makabagong paraan upang pag-aralan ang prosesong ito. Pagguhit sa nakaraang pananaliksik na may dalawang poton microscopy, ang Spencer's lab ay naghahanap upang bumuo ng isang pasadyang optical system upang makakuha ng access sa 1 milyong neurons habang napananatili ang kakayahan na obserbahan ang mga neurons nang paisa-isa.

2014-2015

Juan Carlos Izpisua Belmonte, Ph.D., Ang Salk Institute para sa Biological Studies

Ang pinagmulan, paglalarawan at pag-alis ng gene ng karaniwang mga marmoset primordial cell ng mikrobyo sa ilalim ng nobelang kondisyon

Ang lab ng Izpisua Belmonte ay nagtatrabaho upang paikliin ang oras na kinakailangan upang bumuo ng mga di-pantaong mga modelo ng hayop ng unggoy-partikular, mga marmoset. Si Belmonte ay bumuo ng estratehiya upang mapadali ang mga henerasyon ng mga transgenic marmoset na mga modelo gamit ang primordial germ cells (PGCs). Ang pananaliksik ay may potensyal na mag-alok ng walang limitasyong mga mapagkukunan ng cell upang pag-aralan ang pagpapaunlad ng cell ng unggoy sa isang ulam at, na sinamahan ng mga tool ng pag-edit ng genome, ang diskarte ay maaaring makatulong sa paglikha ng mga nobelang modelo ng hayop para sa mga sakit ng tao.

Sotiris Masmanidis, Ph.D., University of California, Los Angeles

Silicon microprobes para sa pagmamanman ng mesoscale brain dynamics

Ang Masmanidis lab ay bumubuo ng micromachined silikon na nakabatay sa mga aparatong, o microprobes, na maaaring magamit nang malawakan sa pamamagitan ng mass production at maaaring magtala ng maraming mga neurons sa isang pagkakataon sa millisecond resolution. Ang mga microprobes ay magbibigay-daan sa Masmanidis na pag-aralan kung paano nakikipag-ugnayan ang maraming mga selulang utak sa panahon ng pag-uugali at pag-aaral. Bilang karagdagan, ang kanyang lab ay mga diskarte sa pagpayunir upang tiyak na lagyan ng label ang mga lokasyon, na nagpapabuti sa katumpakan ng aktibidad ng utak ng pagmamapa.

Kate O'Connor-Giles, Ph.D., University of Wisconsin, Madison

Isang CRISPR / Cas9 toolkit para sa komprehensibong neural circuit analysis

Hinahanap ng O'Connor-Giles na bumuo ng mga modular toolkit upang makilala ang molecularly at makakuha ng genetic control ng neuronal subtypes. Ang mga toolkit na ito ay magkakaloob ng mga kritikal na mapagkukunan para sa pagpapamalas ng mga functional na kontribusyon ng mga genes sa neuronal identity at neuronal subtypes sa pag-uugali. Ang lab O'Connor-Giles ay gagamitin ang parehong mga teknolohiya upang maunawaan kung paano neurons wire sama-sama sa panahon ng pag-unlad. Ang trabaho ay nagtatayo sa kamakailang tagumpay ng lab na nakapagpapasigla ng CRISPR / Cas9 genome engineering technology sa mga lilipad ng prutas.

2013-2014

Thomas R. Clandinin, Ph.D., Unibersidad ng Stanford

Isang genetic na pamamaraan para sa pagmamapa ng mga neuronal na network na tinukoy ng mga electrical synapses

Karamihan sa mga pananaliksik sa utak circuitry ay nakatuon sa kemikal synapses, na kung saan ay mas madali sa pag-aaral kaysa sa electrical synapses. Ngunit ang hindi kumpletong larawan ng mga kable sa utak ay humahadlang sa pagsisikap na maunawaan ang mga pagbabago sa aktibidad ng utak. Inirerekomenda ni Clandinin na bumuo ng isang pangkalahatan, genetic na paraan upang matukoy kung aling mga neuron ang nakakonekta sa iba. Sa pagtatapos ng dalawang taon na grant period, inaasahan niya na magkaroon ng isang nagtatrabaho na hanay ng mga tool na lumilipad na prutas na sinisi pati na rin ang isang pagsisiyasat ng mga partikular na de-koryenteng mga koneksyon sa mabilisang utak, at mga analogong kasangkapan na handa na para sa pagsubok sa mouse.

Mateo J. Kennedy, Ph.D., at Chandra L. Tucker, Ph.D., University of Colorado - Denver

Optical tools upang manipulahin ang synapses at circuits

Optogeneticsis isang medyo bagong larangan na nagsasangkot ng pagkontrol ng neuronal function na may liwanag. Inaasahan ni Kennedy at Tucker na palawakin ang larangan ng mga bagong tool ng engineering na magpapahintulot sa mga gumagamit na gumamit ng liwanag upang makontrol ang mga proseso sa ibaba ng agos mula sa neuronal firing, na may pagtuon sa mga signaling molecule na mahalaga para sa synapse formation, pag-aalis at plasticity. Plano rin nilang bumuo ng mga tool na nagpapahintulot sa mga gumagamit na manipulahin ang pangunahing mga molekular signaling pathway na responsable para sa pag-aaral at memorya sa utak.

Zachary A. Knight, Ph.D., University of California - San Francisco

Sequencing neuromodulation na may engineered ribosomes

Ang mammalian utak ay naglalaman ng daan-daang mga uri ng neural cell, ang bawat isa ay may natatanging mga pattern ng expression ng gene. Ang lab ng Knight ay nagtatayo ng mga tool para sa pagmamapa ng mga biochemical event sa utak ng mouse sa ganitong molecular diversity of cells. Siya ay magkakaroon ng mga pamamaraan para sa pagkuha ng RNA na makatutulong upang matukoy ang molekular na pagkakakilanlan ng mga nakatagong selula. Ang mga tool na ito ay magpapahintulot sa mga neuroscientist na makilala ang mga tiyak na neuron na modulated sa panahon ng mga pagbabago sa pag-uugali, pisyolohiya o sakit. Ang mga natukoy na mga selula ay maaaring ma-manipulate genetically upang maunawaan ang kanilang function.

2012-2013

Don B. Arnold, Ph.D., Associate Professor of Molecular & Computational Biology, University of Southern California

Ablating Intrabodies-Tools para sa Direct Ablation of Endogenous Proteins

Ang mga protina ay patuloy na ginawa at nagpapahina sa utak. Si Dr. Arnold ay nagtatrabaho sa mga kasangkapan upang paganahin ng mga siyentipiko ang proseso ng pagkasira ng protina para sa biomedical na pananaliksik. Ang mga tool na ito, na kilala bilang ablating intrabodies, ay maaaring mamagitan sa mabilis, mahusay at tiyak na marawal na kalagayan ng mga protina. Ang isang protina ay maaaring napinsala upang subukan ang pag-andar nito sa mga normal na selula o pag-imbestiga ng mga nakakapinsalang epekto ng isang partikular na pathological na protina-sa isang neurodegenerative disease, halimbawa. Sa kasalukuyan, ang mga siyentipiko ay maaaring maging sanhi lamang ng ablation ng protina, sa pamamagitan ng pagtanggal sa alinman sa gene, o sa RNA, na naka-encode sa protina. Ang ablating intrabodies ay nagdudulot ng direktang pagkawasak ng mga target na protina at sa gayon ay mas mabilis na gumagana. Maaari din nilang i-target ang mga protina sa mga partikular na conformation o mga may tukoy na mga pagbabago sa translatibong post. Susuriin ni Dr. Arnold ang paggamit ng ablating intrabodies sa pamamagitan ng pagmamanipula ng nilalaman ng protina ng mga postsynaptic site upang pag-aralan ang synaptic function, homeostasis at plasticity sa loob ng utak. Ang pananaliksik, kung magtagumpay ito, ay maaaring magkaroon ng malawak na aplikasyon sa mga biomedical science.

James Eberwine, Ph.D., Propesor ng Pharmacology, at Ivan J. Dmochowski, Associate Professor of Chemistry, University of Pennsylvania

TIVA-tag Pinapagana ang True Neuronal Systems Genomics

Bagaman posible para sa ilang taon na pag-aralan ang pagpapahayag ng gene sa mga indibidwal na selula sa kultura ng laboratoryo, ang patuloy na pag-unlad sa neurobiology ay nangangailangan ng kakayahang suriin ang genetic function at regulasyon sa mga antas ng system, sa mga tisyu o mga organismong nabubuhay. Drs. Ang Eberwine at Dmochowski ay nagtatrabaho sa isang paraan upang ihiwalay ang RNA mula sa mga live na selula sa pamamagitan ng isang diskarte na pinasimunuan nila, na tinatawag na TIVA-tag (para sa Transcriptome In Vivo Analysis). Sa panahon ng pagbibigay, plano nilang ipasadya ang kimika ng mga compound ng TIVA-tag upang mangolekta ng RNA mula sa mga selula na may mas higit na pagtitiyak, kahusayan at mas kaunting pinsala sa tissue kaysa sa dati nang posible. Sa pagtatapos ng panahon ng grant ay nilayon nilang itatag ang TIVA-tag na diskarte bilang isang mabubuhay na pamamaraan para sa mga system-level na genomics.

Doris Tsao, Ph.D., Assistant Professor of Biology, California Institute of Technology, at William J. Tyler, Ph.D., Assistant Professor sa Virginia Tech Carilion Research Institute, School of Biomedical Engineering and Sciences

Functional Modulation ng Intact Primometer Brain Circuits gamit ang Pulsed Ultrasound

Nawawala ang isang neuroscience ng tool para sa hindi makapagpapalakas na espesipikong lokasyong 3D sa kahit saan sa utak ng tao. Ang nakaraang trabaho ni Dr. Tyler ay nagpakita na ang ultrasonic neuromodulation ay maaaring hindi makapagpapalakas ng mga neuron sa buhay na utak ng mouse. Ang susunod na hakbang ay upang malaman kung paano nakakaapekto sa ultrasound ang isang di-pantaong unggoy, ang unggoy, na ang utak ay mas malaki at mas kumplikado kaysa sa mouse. Ang mga mananaliksik ay nagpaplano na obserbahan ang mga tugon ng neuronal, daloy ng tserebral na dugo, at pag-uugali ng hayop sa panahon ng nakatuon na ultrasonic neuromodulation. Sa huli, Drs. Nilalayon ng Tsao at Tyler na bumuo ng isang paraan upang magamit ang ultrasound upang pasiglahin ang mga tiyak na lugar ng utak ng tao, na magbibigay ng isang malakas na bagong tool para maunawaan ang mga utak circuitry sa mga tao, at magbigay ng nobela estratehiya para sa pagpapagamot ng malaganap neurological at saykayatriko sakit.

Samuel S.-H. Wang, Ph.D., Associate Professor of Molecular Biology, Princeton University

Transcending ang Dynamic Limits ng Genetically Encodable Calcium Indicators

Ang mga protina ng fluorescent na nagbabago sa kanilang liwanag kapag ang mga cell ng utak ay aktibo ay kapaki-pakinabang sa pagmamasid sa aktibidad ng neural na nakabatay sa pang-unawa, memorya, at iba pang mga proseso ng pag-iisip. Ang mga kasalukuyang bersyon ng mga protina ay tumutugon lamang nang mabagal, sa oras na mga antas ng isang segundo o mas matagal. Ang lab ni Dr. Wang ay muling pagdidisenyo ng mga protina upang mas mabilis na tumugon at para sa mas malawak na hanay ng aktibidad. Pinagsama sa mga advanced na optical na pamamaraan, ang mga pagsulong na ito ay magbibigay-daan sa mga maliit na bahagi ng tisyu ng utak na subaybayan sa paraan na sinusubaybayan ng fMRI ang buong utak-na may pakinabang na ang bagong paraan ay magbibigay-daan sa mga mananaliksik na makita ang mga single cell at mga pagbabago na nagaganap sa mga millisecond. Ang pananaliksik na ito ay bahagi ng mas malaking pagsisikap ng mga neuroscientist upang bumuo ng mga teknolohiya upang pag-aralan ang mga network ng utak habang natututo ang isang hayop, o upang makita kung ano ang napipinsala sa mga hayop na may mga neurological defects.

2011-2012

Sandra Bajjalieh, Ph.D., Propesor ng Pharmacology, University of Washington

Pagbubuo ng mga Biosensors para sa Signaling Lipids

Ang mga pagbabago sa lipids ng lamad ay naglalaro ng isang papel sa neuronal signaling, ngunit ang mga mananaliksik ay hindi pa mapagkakatiwalaan subaybayan ang signaling production lipid. Ang plano ni Bajjalieh ay upang makabuo ng mga sensor upang masubaybayan ang henerasyon ng mga signaling na lipid sa mga cell sa real time. Magsasagawa siya ng mga protina na magbubuklod sa dalawang senyas ng pagbibigay ng senyas sa kawalan ng iba pang mga signal at gamitin ang mga ito upang bumuo ng fluorescent probes upang subaybayan ang lokasyon ng mga lipid na ito. Ang impormasyong ito ay magiging posible upang mapalawak ang diskarte sa iba pang mga lipid.

Guoping Feng, Ph.D., Propesor ng Brain and Cognitive Sciences, McGovern Institute for Brain Research, Massachusetts Institute of Technology

Pagbubuo ng isang Molecular, sa vivo Tool para sa Genetic Manipulation ng Behaviourally Defined Neuronal Microcircuits Paggamit ng Pagkakataon Detection ng Aktibidad at Banayad

Upang higit na pag-aralan ang impormasyon kung paano pinoproseso ng utak ang impormasyon, si Feng ay bumubuo ng isang tool upang makuha ang mga tiyak na neuronal na populasyon na ginawang aktibo ng mga pag-uugali ng hayop sa loob ng isang maikling panahon na tinukoy ng mga pulso ng liwanag, at piliin ang mga selula ng utak para sa genetic na pagbabago batay sa aktibidad na iyon. Ang mga selulang ito ay maaaring masuri upang masuri ang kanilang paglahok sa pag-uugali. Kung matagumpay, ang tool ay magbibigay-daan sa mga neuroscientists sa genetically baguhin ang anumang grupo ng mga neurons na ginawang aktibo ng isang partikular na pag-uugali sa isang tiyak na tinukoy na panahon.

Feng Zhang, Ph.D., Investigator, McGovern Institute for Brain Research; Core na Miyembro, Malawak na Institusyon ng MIT at Harvard; Assistant Professor of Brain and Cognitive Sciences, Massachusetts Institute of Technology

Totoong Genome Engineering Paggamit ng Designer TAL Effectors Recombinases

Karaniwang ginagamit ang genetic expression upang makilala ang uri ng neuron, ngunit ang maginoo na pagmamanipula ng genetiko ay hindi mabisa at limitado lamang sa mouse. Gumagawa si Zhang ng isang paraan upang baguhin ang genome ng mga neuron gamit ang mga genre ng reporter na maaaring ipakilala sa mga tiyak na selula at mga circuits sa utak. Ang teknolohiyang ito ay magpapahintulot sa mga mutation ng tao na ipakilala sa mga modelo ng hayop upang malaman kung ang genetic mutation ay nagiging sanhi ng isang sakit. Ang teknolohiya ay magpapaikli rin ng oras na kinakailangan upang bumuo ng isang modelo ng hayop.

2010-2011

Michael Berry II, Ph.D., Associate Professor of Molecular Biology, Princeton University

Microfabricated patch clamp micropipette

Ang lab ni Berry ay magkakaroon ng microfabricated patch micropipette na magpapahintulot sa mga eksperimento ng nobela na hindi posible sa mga maginoong glass patch micropipette, tulad ng kakayahang madaling kontrolin ang kemikal na kapaligiran ng neurons sa pamamagitan ng mabilis na dialysis. Ang aparato ay magiging mas maaasahan at mas simple upang gamitin kaysa sa mga umiiral na micropipettes, na nagse-save ng makabuluhang oras at pagsisikap.

Robert Kennedy, Ph.D., Hobart H. Willard Propesor ng Chemistry & Propesor ng Pharmacology, University of Michigan

Sa vivo monitoring ng neurotransmitters sa mataas na spatial at temporal resolution

Upang sukatin ang mga neurotransmitters sa vivo sa mataas na spatial at temporal resolution, ang Kennedy's lab ay gumagawa ng isang miniaturized probe na maaaring maabot sa anumang utak na rehiyon ng mouse upang bumuo ng mga maliit na sample para sa pagtatasa sa mga madalas na agwat. Ang teknolohiyang ito ay nag-aalok ng isang potensyal na tagumpay para sa neuroscience, dahil napakaraming genetic na trabaho at maraming mga modelo ng sakit ay batay sa mouse.

Timothy Ryan, Ph.D., Propesor ng Biochemistry, Weill Cornell Medical College

Pag-unlad ng isang synaptic ATP reporter

Ang lab na Ryan ay bumubuo ng isang mas tumpak na paraan upang masukat ang konsentrasyon ng ATP sa mga partikular na neuronal compartments at upang makuha ang dynamic na impormasyon para sa pagsubaybay ng mga antas ng ATP sa panahon ng patuloy na synaptic na komunikasyon. Ito ay makakatulong upang matukoy kung ang mga pangunahing imbalances ng enerhiya ay mahayag sa iba't ibang mga sakit at kung paano ang mga supplies ng ATP ay karaniwang regulated sa synapses.

W. Daniel Tracey, Ph.D., Propesor ng Anesthesiology, Cell Biology at Neurobiology, Duke University Medical Center

Genetically naka-encode rhabdoviruses para sa paggana ng mapping ng neuronal connektibo

Ang lab ni Tracey ay bumubuo ng isang viral expression system ng gene upang galugarin ang mga neural circuit sa lumipad ng prutas. Ang layunin ay gamitin ito sa genetically manipulahin ang mga cell nerve, sinubaybayan ang kanilang mga koneksyon at manipulahin ang aktibidad ng mga interconnected neurons. Kung ito ay matagumpay na may mga lilipad na prutas, inaasahan ni Tracey na ang mga parehong pamamaraan ay magiging kapaki-pakinabang para sa pag-aaral ng mga mammalian talino.

2009-2010

Joseph Fetcho, Ph.D., Propesor ng Neurobiology at Pag-uugali, Cornell University

Pag-map ng mga pattern ng synaptic na koneksyon sa vivo

Walang madaling paraan upang ibunyag ang lahat ng mga cell ng nerve na nakakonekta sa isa pang cell habang ang mga selula ay buhay. Paggawa gamit ang zebrafish, nagmumungkahi ang Fetcho na gumamit ng mga optical method, kung saan ang lahat ng mga neuron na nakakonekta sa isang partikular na cell ng nerve ay magiging kulay, upang i-map ang pattern ng mga kable sa buo na living nervous system. Sa huli, ang ganitong paraan ay maaaring makatulong sa pagbubunyag ng mga pattern ng mga kable na nagbigay ng kilusan at iba pang pag-uugali.

Pavel Osten, MD, Ph.D., Associate Professor of Neuroscience, Cold Spring Harbour Laboratory

Automated high-throughput anatomy para sa fluorescent mouse brain

Ang proyekto ni Osten ay naglalayong tulungan ang tulay sa pagitan ng pag-aaral ng mga pag-andar ng molekular at cellular na utak at pag-aaral ng buong utak. Gamit ang isang nobelang imaging technology, siya ay nakatuon sa pagmamapa ng mga pagbabago sa neural circuits sa mga daga na nagdadala ng genetic mutations na naka-link sa autism at schizophrenia. Inaasahan niya na ang teknolohiya ay magbibigay ng isang mabilis at tumpak na paraan upang pag-aralan ang maraming mga genetic mouse na mga modelo upang mas mahusay na maunawaan ang isang hanay ng mga psychiatric sakit.

Thomas Otis, Ph.D., Propesor ng Neurobiology, Geffen School of Medicine, University of California, Los Angeles

Pag-unlad ng mga optical na paraan para sa pagsubaybay ng boltahe sa mga pangkat ng neuroanatomically tinukoy na mga neuron

Si Otis at ang kanyang mga kasamahan, kabilang ang co-principal investigator na si Julio Vergara, ay bumuo ng isang sensor na teknolohiya na nagpapahintulot sa mga impresyon ng nerve na sukatin nang may mataas na katapatan gamit ang nobelang mga optical method. Ang layunin ng bigyan ay upang maperpekto ang kanilang optical method upang masubaybayan nito ang neural activity sa maraming neurons nang sabay-sabay.

Larry J. Young, Ph.D., William P. Timmie Propesor ng Psychiatric at Behavioral Science and Division Chief, Center for Behavioural Neuroscience, Yerkes National Primate Research Center

Ang pagpapaunlad ng mga transgenic technology sa mga hayop ng verma para sa pagpapakalat ng genetika at neural circuitry ng social bonding

Ang pag-aaral ng mga kumplikadong sosyal na pag-uugali, tulad ng pagtataguyod ng ina at panlipunang pagkakahati, ay limitado sa kahirapan sa pagmamanipula ng ekspresyon ng gene upang matutunan kung paanong ang mga partikular na genes ay nag-uugnay sa panlipunang pag-uugali. Ang layunin ng Young ay upang makabuo ng transgenic prairie voles, na mataas ang panlipunan, at kilalanin ang mga genes na responsable para sa mga indibidwal na pagkakaiba-iba sa panlipunang pag-uugali. Ang pananaliksik ay may partikular na kaugnayan sa mga karamdaman tulad ng autism at schizophrenia.

2008-2009

Henry Lester, Ph.D., California Institute of Technology

Ion Channels para sa Neuronal Engineering

Lester ay gagamit ng ion channels at receptors upang makakuha ng pananaw sa kung paano neurons ay konektado sa loob ng circuits at kung paano tulad circuits control pag-uugali. Magsasagawa siya ng mga bagong channel ng receptor na tumugon lamang sa isang gamot, ivermectin, na maaaring maihatid sa diyeta ng isang hayop. Kapag ang mga receptor na ito ay binuo, posible na pag-aralan kung paano ang pag-activate o pagbawalan ang mga napiling neurons ay nakakaimpluwensya sa pag-uugali.

Charles M. Lieber, Ph.D., unibersidad ng Harvard

Nanoelectronic Device Arrays para sa Electrical at Chemical Mapping ng Neural Networks

Ang mga plano ni Lieber na bumuo at magpakita ng mga bagong kasangkapan sa electrophysiology na pinagana ng nanotechnology upang masukat ang mga de-koryenteng at biochemical na pagbibigay ng senyas sa sukat ng mga natural na synapses, gamit ang mga sampol na mula sa mga nerbiyos na neural network hanggang sa utak ng tisyu. Sa mahabang panahon, ang mga tool na ito ay maaaring gamitin bilang malakas na bagong mga interface sa pagitan ng utak at neural prostetik na mga aparato sa biomedical na pananaliksik at, sa huli, paggamot.

Fernando Nottebohm Ph.D., Rockefeller University

Pag-unlad ng isang Diskarte para sa Paggawa ng mga Transgenic Songbird

Ang pag-aaral ng vocal na pag-aaral sa mga songbird ay nagbibigay ng isang mahusay na paraan upang tuklasin kung paano nakaimbak ang mga alaala sa isang komplikadong utak at kung paano pinsala sa central nervous system ay maaaring repaired ng neuronal na kapalit. Hinahanap ni Nottebohm ang isang protocol para sa mahusay na produksyon ng mga transgenic songbird upang subukan ang pagkakasangkot na maaaring magkaroon ng indibidwal na mga gene sa pag-aaral at pag-aayos ng utak.

Dalibor Sames, Ph.D., at David Sulzer, Ph.D., Columbia University

Pag-unlad ng Fluorescent False Neurotransmitters: Novel Probes para sa Direct Visualization ng Neurotransmitter Release mula sa Indibidwal na Presynaptic Terminals

Ang Sames at Sulzer ay nakabuo ng Fluorescent False Neurotransmitters (FFN) na kumikilos bilang optical tracers ng dopamine at paganahin ang unang paraan sa optically neurotransmission ng imahe sa mga indibidwal na synapses. Ang paglalapat ng FFNs, Sames at Sulzer ay magkakaroon ng mga bagong optical method upang suriin ang mga pagbabago sa synaptic na nauugnay sa pag-aaral pati na rin ang mga pathological na proseso na may kaugnayan sa mga neurological at saykayatriko disorder tulad ng Parkinson ng sakit at schizophrenia.

2007-2008

Paul Brehm, Ph.D., Oregon Health & Science University

Ang isang nobelang berde fluorescent protein mula sa echinoderms ay nagbibigay ng isang pang-matagalang tala ng neuronal na aktibidad ng network

Ang Brehm ay nagsisiyasat ng isang bagong paraan sa aktibidad ng cellular na imahe sa malusog at sira na tisyu. Siya ay nagmumungkahi ng isang alternatibo sa dikya ng berdeng fluorescent na protina-ang bioluminescent brittlestar Ophiopsila, na ang pangmatagalang pag-ilaw sa mga cell nerve ay maaaring magbigay ng isang pang-matagalang kasaysayan ng kanilang cellular na aktibidad.

Timothy Holy, Ph.D., Washington University School of Medicine

Mataas na bilis ng three-dimensional optical imaging ng neural activity sa buo ng tisyu

Ang Banal ay bumubuo ng mga optical method para sa pag-record nang sabay-sabay mula sa napakalaking populasyon ng neurons sa pamamagitan ng paggamit ng manipis na mga sheet ng ilaw na mabilis na i-scan ang utak ng tisyu sa tatlong dimensyon. Kung matagumpay, ang pag-aaral ay maaaring makatulong sa mga siyentipiko na obserbahan ang pagkilala at pag-aaral ng pattern sa antas ng cellular.

Krishna Shenoy, Ph.D., Unibersidad ng Stanford

HermesC: Isang tuloy-tuloy na sistema ng pag-record ng neural para sa malayang pag-uugali ng primates

Ang lab ng Shenoy ay nagsisikap na matuto nang higit pa tungkol sa kung paano kumilos ang mga neuron sa pamamagitan ng pagbuo ng isang miniature, ulo-mount, mataas na kalidad na sistema ng pag-record para magamit sa mga monkeys tungkol sa kanilang mga pang-araw-araw na gawain. Kung matagumpay, ang gawaing ito ay lilikha ng isang recording device na maaaring subaybayan ang mga indibidwal na neurons sa kumikilos na mga monkey para sa mga araw at linggo.

Gina Turrigiano, Ph.D., Brandeis University

Pagma-map sa posisyon ng synaptic proteins gamit ang super-resolution na fluorescence cryo-microscopy

Si Turrigiano at ang kanyang kolaborador, si David DeRosier, Ph.D., ay magkakaroon ng mga tool upang mapa ang paraan na ang synaptic na mga protina ay nakaayos sa molekular machine na maaaring makabuo ng mga alaala at nagbibigay-malay na pag-andar. Kung ito ay nagpapatunay na magtatagumpay, sa wakas ay matutukoy nila kung paano ginulo ang mga synapses sa mga estado ng sakit.

2006-2007

Pamela M. England, Ph.D.,University of California sa San Francisco

Pagsubaybay sa Trafficking ng AMPA Receptor sa Real Time

Ang England lab ay bubuo ng isang nobelang hanay ng mga molecular tool, batay sa mga sintetikong derivatives ng philanthotoxin, na maaaring magamit upang pag-aralan ang cell surface trafficking ng AMPA subtype ng glutamate receptor. Ang layunin ay upang makagawa ng isang hanay ng mga derivatives ng toxin na magpapawalang-bisa ng mga receptor ng AMPA na may mga partikular na komposisyon ng subunit, kaya ang pagpapagana ng pagsisiyasat sa pharmacological sa papel ng mga iba't ibang klase ng mga receptor ng AMPA sa mga buhay na neuron.

Alan Jasanoff, Ph.D., Massachusetts Institute of Technology

Cellular-Level Functional MRI na may Calcium Imaging Agents

Sinisiyasat ni Jasanoff ang isang nobelang paraan ng pagganap na Magnetic Resonance Imaging (fMRI), na binuo sa kanyang lab, batay sa iron oxide nanoparticles na nagbubunga ng kaibahan ng imahe kapag sila ay nagtipon. Kung matagumpay, ang bagong paraan ay magiging mas direktang panukat ng aktibidad ng neural, na may posibilidad na mapabuti ang spatial at temporal resolution sa fMRI.

Richard J. Krauzlis, Ph.D., at Edward M. Callaway, Ph.D., Ang Salk Institute para sa Biological Studies

Paggamit ng Viral Vectors upang Suriin ang Sensory-Motor Circuits sa Pag-uugali sa mga Non-human Primates

Ang Krauzlis at Callaway ay bumuo ng isang paraan upang i-activate ang mga tiyak na subpopulasyon ng neurons sa mga naisalokal na rehiyon ng unggoy na cerebral cortex. Kung matagumpay, ang kanilang pamamaraan ay magkakaloob ng isang paraan upang masuri kung paano ang mga partikular na subpopulasyon ng mga neuron sa iba't ibang mga rehiyon ng utak ay nagtatrabaho sa mga sirkito upang paganahin ang mas mataas na mga pag-andar sa utak, tulad ng pang-unawa, memorya at pandama sa kontrol ng motor.

Markus Meister, Ph.D., Cal Tech

Wireless recording ng multi-neuronal spike train sa malayang paglipat ng mga hayop

Ang Meister at ang kanyang mga tagatulong, si Alan Litke ng Unibersidad ng California, Santa Cruz, at Athanassios Siapas ng Caltech, ay inhinyero ng isang wireless na sistema ng microelectrode na magpapahintulot sa pag-record ng mga neural electrical signal mula sa malayang paglipat ng mga hayop na walang wires na nakalakip. Ang pagsasama ng mga teknolohiya para sa miniaturization at magaan na materyales, ang sistemang ito ay dapat na mapadali ang pagsukat ng neural dynamics sa panahon ng tunay na likas na pag-uugali, tulad ng paglulukso, pag-akyat o paglipad.

2005-2006

Karl Deisseroth, MD, Ph.D., Unibersidad ng Stanford

Noninvasive, High Temporal Resolution Control ng Neuronal Activity Paggamit ng Light-Sensitive Ion Channel mula sa Alga C. Reinhardtii

Ang lab Deisseroth, kabilang ang postdoctoral fellow collaborator na si Edward Boyden, ay bubuo ng isang bagong tool, batay sa isang genetically naka-encode na light sensitive ion channel mula sa algae, upang pasiglahin ang electrical activity sa mga tiyak na hanay ng neurons na may liwanag. Ang kanilang layunin ay upang pasiglahin ang mga indibidwal na potensyal na aksyon na may katumpakan ng millisecond oras at upang makontrol kung ano ang stimulates ng neurons gamit ang mga genetic na paraan upang i-target ang proteksyon ng protina ng channel.

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

Real-time Imaging ng RNA sa Mga Pamumuhay na Neurons Paggamit ng Mga Balanse ng Maliit na Molecular na Fluorescent

Ang Jaffrey's lab ay magkakaroon pa ng isang sistema upang paganahin ang visualization ng RNA gamit ang live-cell fluorescence microscopy. Ang kanyang pamamaraan ay batay sa pagtatayo ng maikling RNA sequences na nagbubuklod sa isang fluorophore at lubos na nadaragdagan ang liwanag na paglabas nito. Ang fluorophore ay nagmula sa na ginamit sa Green Fluorescent Protein (GFP). Ang layunin ay upang baguhin nang lubusan ang pag-aaral ng RNA sa parehong paraan na ang teknolohiya ng GFP ay nagbago ng visualization ng protina.

Jeff W. Lichtman, MD, Ph.D., unibersidad ng Harvard Kenneth Hayworth, Janelia Farm Research Campus ng Howard Hughes Medical Institute

Pag-unlad ng isang Awtomatikong Tape-pagkolekta ng Lathe-Ultramicrotome para sa malakihang Brain Reconstruction

Ang Hayworth at Lichtman ay bumubuo ng isang tool upang ihiwa at awtomatikong mangolekta ng libu-libong mga seksyon ng tissue para sa imaging sa pamamagitan ng paghahatid ng elektron mikroskopya (tem). Ang TEM serial seksyon ng pagbabagong-tatag ay ang tanging teknolohiya na napatunayan na may kakayahang mapping out, sa pinakamasasarap na antas ng resolusyon, ang eksaktong synaptic na pagkakakonekta ng lahat ng mga neuron sa loob ng dami ng tissue ng utak. Subalit limitado ang application dahil ang mga seksyon ng ultrathin ay dapat na mano-mano nang nakolekta. Ang tool na ito ay i-automate ang proseso, na gumagawa ng serial sectioning naa-access sa maraming mga laboratoryo at kapaki-pakinabang sa mas malaking mga volume ng tissue.

Alice Y. Ting, Ph.D., Massachusetts Institute of Technology

Imaging Neuronal Protina Trafficking sa pamamagitan ng Optical at Electron Microscopy Paggamit ng Biotin Ligase Labelling

Hinihikayat ni Ting ang isang pinabuting teknolohiya upang mailarawan at ibilang ang membrane protein trafficking. Siya ay nakagawa ng isang mataas na pumipili na enzyme na nakabatay sa pamamaraan ng pag-label upang makilala ang mga molecule na umiiral sa ibabaw ng neuron bago ang isang pampasigla mula sa mga lumilitaw pagkatapos ng pampasigla. Ang spatial distribution ng mga labeled molekula ay maaaring pagkatapos ay sinusunod sa optical imaging at, na may ilang mga pagbabago, ay maaari ring makita sa mas mataas na resolution na may elektron mikroskopya.

2004-2005

EJ Chichilnisky, Ph.D., Ang Salk Institute
AM Litke, Ph.D., Santa Cruz Institute para sa Particle Physics

Pagsusulit sa Retina

Ang Chichilnisky, isang neurobiologist, at Litke, isang eksperimentong pisisista, ay nakikipagtulungan sa teknolohiya upang itala at pasiglahin ang mga aktibidad na elektrikal sa daan-daang neurons sa isang pagkakataon sa isang pinong spatial at temporal scale. Ito ay magbibigay-daan sa kanila upang pag-aralan kung gaano ang mga malalaking populasyon ng mga neuron ay nagpoproseso at nag-encode ng impormasyon upang kontrolin ang pang-unawa at pag-uugali. Una nilang plano na pag-aralan ang retina, at, sa turn, iba pang mga sistema ng neural.

Daniel T. Chiu, Ph.D., University of Washington

Spatially at Temporally Disolved Delivery of Stimuli to Single Neuronal Cells

Ang mga nanocapsules ay extraordinarily maliit na "shell" na maaaring maglaman ng isang bagay bilang minuto bilang isang Molekyul at ihahatid ito sa isang napiling target. Si Chiu ay bumubuo at nagpaparating ng mga bagong uri ng nanocapsules at pinipino ang mga umiiral na upang pag-aralan kung paano pinoproseso ng isang solong neuronal cell ang pagdating ng isang senyas sa ibabaw ng lamad nito. Ang mga nanocapsules ay magiging kapaki-pakinabang sa pag-mapping ng mga protina sa ibabaw ng cell at pag-usisa kung paano magpapadala ang mga receptor ng mga signal at mag-trigger ng synaptic transmission.

Susan L. Lindquist, Ph.D., Whitehead Institute for Biomedical Research

Pag-unlad at Paggamit ng Sistema ng Modelo ng lebadura para sa Neurodegenerative Sakit at High Throughput Screening

Nagmumungkahi ang Lindquist na suriin ang mga sakit sa neurodegenerative sa pamamagitan ng pag-aaral ng mga genes sa lebadura ng panadero. Dahil sa mahusay na tagumpay ang kanyang lab ay gumagamit ng pampaalsa bilang isang sistema ng modelo upang pag-aralan ang sakit na Parkinson, plano niyang pahabain ang modelo sa dalawa pang uri ng sakit-ang mga tauopathies (kabilang ang Alzheimer's) at spinocerebeller ataxia-3.

Daniel L. Minor, Jr., Ph.D., University of California, San Francisco

Itinuro ang Ebolusyon ng Mga Modulator ng Ion Channel mula sa Natural at Idinisenyo Mga Aklatan

Minor ay nagtatrabaho sa isang bagong diskarte upang makilala ang mga molecule na harangan o bukas ion channel, ang mga protina na ang susi sa electrical signaling sa utak. Pag-aaralan niya ang mga likas na peptide mula sa makamandag na mga nilalang at gagawa ng mga molecule-like molecule para sa pagsubok. Ang paggawa ng mga molecule na gayahin ang mga nasa likas na katangian at ginagawa itong malawak na magagamit ay mapabilis ang paghahanap para sa mga gamot na maaaring kumilos sa mga tiyak na mga channel ng ion.

Stephen J. Smith, Ph.D., Stanford University School of Medicine

Mga Paraan para sa Delineation ng Bruit Circuitry sa pamamagitan ng Serial-Sectioning Scanning Electron Microscopy

Ang Smith ay nagdidisenyo ng mga tool upang paganahin ang neuroscience upang makinabang mula sa tinatawag niyang microscope ng ika-21 siglo, na imbento ng kanyang tagatulong, Winfried Denk, Ph.D., isang biophysicist sa Max Planck Institute. Sila ay bumubuo ng mga automated na Serial-Sectioning Scanning Electron Microscopy (S3EM) na mga pamamaraan, na sa kauna-unahang pagkakataon, ay magbibigay ng kapasidad na pag-aralan ang kumpletong mga circuits ng utak sa minutong detalye. Nagbubuo ang Smith ng mga paraan upang makain ang mga tisyu ng utak para sa pag-aaral sa mikroskopyo na ito, at mga gamit sa computational upang pag-aralan ang napakalawak na dami ng impormasyon na ibubunga ng mga bagong pamamaraan.

2003-2004

Stuart Firestein, Ph.D., Columbia University

Isang Genetically Encoded Optical Sensor ng Membrane Voltage

Sinabi ni Firestein at ng kanyang tagatulong, si Josef Lazar, Ph.D., na subukan ang isang bagong uri ng boltahe-sensing na protina na maaaring makakita ng napakaliit na mga kaganapan sa kuryente at upang mailarawan ang mga pagbabago sa boltahe sa isang malaking bilang ng mga selulang magkasabay. Ito ay nagpo-promote ng isang antas ng pagsisiyasat sa pagproseso ng impormasyon sa utak na kasalukuyang hindi naabot.

David Heeger, Ph.D., New York University

High-Resolution fMRI

Si Heeger at ang kanyang tagatulong, si Souheil Inati, Ph.D., kasama ang mga siyentipiko ng Stanford University na si John Pauly at David Ress, ay nagplano na kumuha ng isang bagong diskarte sa pagpapabuti ng spatial na resolution ng functional magnetic resonance imaging (fMRI) upang paganahin ito sa regular na pagkuha ng fMRI data sa napakataas na resolution. Ang koponan ay naglalayong makatulong na malutas ang ilan sa mga pangunahing problema sa maginoo MRI.

Paul Slesinger, Ph.D., Mount Sinai / Icahn School of Medicine

G Protein Receptor Energy Transfer (GRET) System para sa Pagmamanman ng Signal Transduction sa Neurons

Ang modulasyon ng nerve cell communication ay nangyayari kapag ang mga neurotransmitters ng kemikal ay nakagapos sa mga tiyak na uri ng G protein-coupled neurotransmitter receptors (GPCR) na, sa gayon, ay buhayin ang mga protina ng G. Upang pag-aralan ang mga dynamic na pagbabago sa G protina aktibidad sa panahon ng komunikasyon ng cell nerve, nagmumungkahi Slesinger upang bumuo ng isang protina-based, fluorescent detektor para sa G protina na batay sa ari-arian ng fluorescence resonance transfer ng enerhiya (FRET).

2002-2003

Bernardo Sabatini, MD, Ph.D., Harvard Medical School

Optical Tools para sa Pagsusuri ng Protein Pagsasalin sa Extrasomatic Neuronal Compartments

Upang tuklasin kung paano ang mga neuron ay nagtatag ng mga channel ng komunikasyon at kung paano ang mga utak ay nag-iimbak at naalaala ang impormasyon, ang Sabatini ay bumubuo ng mga molecule na naglalabas ng ilaw kapag ang mga neuron ay gumagawa ng mga protina, at isang mikroskopyo upang tingnan ang proseso ng malalim sa loob ng buhay na utak.

Karel Svoboda, Ph.D., Cold Spring Harbour Laboratory

Regulasyon ng Synaptic Transmission sa vivo na may Mataas na Spatial at Temporal Specificity

Ang Svoboda ay bumubuo ng mga tool sa molekular upang higit pang maunawaan kung paano nag-organisa ang mga synapses ng brain circuitry.

Liqun Luo, Ph.D., Unibersidad ng Stanford

Single Neuron Labeling at Genetic Manipulation sa Mice

Luo ay nagtatrabaho sa isang genetic paraan upang manipulahin at bakas solong neurons sa mice upang malaman kung paano neural network ay binuo sa panahon ng pag-unlad at mamaya binago ng karanasan.

A. David Redish, Ph.D .; Babak Ziaie, Ph.D.; at Arthur G. Erdman, Ph.D., University of Minnesota

Pag-record ng Wireless ng Neural Ensemble sa Gumising, Pag-uugali ng Mga Rats

Ang mga tagatulong-isang neuroscientist, isang electrical engineer, at isang makina engineer-ay bumubuo ng isang wireless na paraan ng pag-record neuronal spike tren mula sa gising, kumilos ng mga daga upang mapahusay ang pag-unawa sa pag-aaral at pag-uugali.

2001-2002

Helen M. Blau, Ph.D., Stanford University

Minimally Invasive, Regulated Gene Delivery sa Central Nervous System

Ang lab ni Blau ay sinisiyasat ang isang nobelang paraan ng paghahatid ng mga nakakagaling na gene sa central nervous system, gamit ang mga cell sa utak ng buto na ininhinyero ng mga gene na may kakayahang magta-target ng sakit.

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

Functional Imaging ng Neuroreceptors sa Living Brain Slices by Two-photon Uncaging of Neurotransmitters

Ang Ellis-Davies ay bumubuo ng mga makabagong pamamaraan upang makagawa ng mga larawan ng mga aspeto ng pag-andar ng utak na hindi pa nakikita bago, na lumilikha ng isang anyo ng neurotransmitters na nananatiling biologically inert hanggang sa aktibo ng isang matinding flash ng nakatuon na liwanag.

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

Pag-unveiling Chain ng Functional Connectivity sa Viral DNA

Sa pamamagitan ng pag-inject ng mga cell na may viral DNA, ang chemically marking ang virus, at pagsubaybay sa pagkalat nito sa mga konektadong mga cell, ang paggalaw ng Diyos ay mga bagong paraan upang maipakita kung paano magpapadala at makatanggap ng mga mensahe ang mga cell ng nerbiyos.

Seong-Gi Kim, Ph.D., University of Minnesota Medical School

Pag-unlad ng Vivo Perfusion-based na Columnar-resolution na fMRI

Si Kim ay nagtatrabaho upang madagdagan ang lakas ng functional magnetic resonance imaging upang pag-aralan ang aktibidad ng utak nang mas detalyado.

2000-2001

Stephen Lippard, Ph.D., Massachusetts Institute of Technology

Sintetikong Chemistry na Bumuo ng mga Sensor ng Sink sa Probe ng Neurochemical Signaling

Ang Lippard ay nagtatatag ng nobelang fluorescent sensors na makaka-detect ng zinc ions at nitric oxide sa mga cell na buhay at ibubunyag ang kanilang spatial pattern.

Partha Mitra, Ph.D., at Richard Andersen, Ph.D., California Institute of Technology

Pagbubuo ng mga Diskarte sa Pag-Record at Pag-read ng Mga Populasyon ng Kodigo sa Real Time mula sa Rehiyon ng Parietal Reach

Gumagamit si Mitra at Andersen ng mga diskarte sa matematika upang pag-aralan ang aktibidad ng ensembles ng neurons, umaasa sa huli na mabasa ang relasyon sa pagitan ng aktibidad ng neural at pag-uugali.

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

Sa Vivo Brain Dynamics Studied sa Fiber Optics at Optical Coherence Tomography

Ang Schnitzer at Newsome (na nakatanggap ng isang espesyal na, $ 50,000 award) ay nag-aaral ng mga dynamics sa utak sa pamamagitan ng pag-localize ng mga site ng pag-record, pagmamapa sa pamamahagi ng mga molecular marker, at mga pattern ng pagmamanman ng aktibidad ng utak sa pamamagitan ng tumpak na paggamit ng liwanag.

Timothy Ryan, Ph.D., Weill Medical College ng Cornell University, at Gero Miesenböck, Ph.D., Memorial Sloan Kettering Cancer Center

Disenyo at Paggamit ng pH-based Optical Sensing ng Synaptic Activity

Ang mga siyentipiko ay bumubuo ng nobelang fluorescent indicator ng synaptic activity batay sa sensitivity sa mga pagbabago sa kaasalan.

Daniel Turnbull, Ph.D., New York University School of Medicine

Sa Vivo μMR Imaging ng Neuronal Migration sa Mouse Brain

Ang Turnbull ay nagtatrabaho sa isang bagong paraan ng imaging upang mailarawan ang paglipat ng mga neurons sa pagbuo ng utak ng mouse, pag-label ng mga bagong neuron at pagsunod sa mga ito sa mga buo na hayop sa loob ng ilang araw na may magnetic resonance microimaging.

1999-2000

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

Mga Bagong Teknolohiya para sa Pag-aaral ng Temporal at Spatial na Pagkontrol ng Transcription at Pagsasalin sa mga Natuklasang Neuron

Ang mga siyentipiko ay nagpapaunlad ng paraan upang maisalarawan ang aktibidad ng gene sa mga cell ng nerbiyos sa buhay, gamit ang detection ng molekular amplifiers at fluorescence, upang makita kung paano nakakaapekto ang mga genes sa isa't isa.

Paul W. Glimcher, Ph.D., New York University

Eksperimental Neurosonography

Sinusuri ng pananaliksik ni Glimcher ang diagnostic ultrasound upang gawing posible ang tumpak na pagkakalagay ng mga electrodes sa pag-record sa mga talino ng gising, aktibong mga primata.

Leslie C. Griffith, MD, Ph.D., at Jeffrey C. Hall, Ph.D., Brandeis University

Mga Real-time na Mga Sensor sa Transduction na Pag-sign

Ang Griffith at Hall ay bumubuo ng mga genetic sensor na maaaring maipakilala sa mga indibidwal na cell ng nerbiyos ng mga nabubuhay na prutas ng prutas, sa pagsisikap na matukoy kung ang isang selula ay hinikayat na gawin ang papel nito sa pag-uugali.

Warren S. Warren, Ph.D., Princeton University

Zero Quantum Functional Magnetic Resonance Imaging

Ang masigasig na inisyatiba ni Warren ay naghahangad na gawing mas malakas ang fMRI, pagdaragdag ng resolusyon nito nang higit sa 100 beses, na nagbibigay-daan upang maipakita ang mga aktibong lugar ng utak sa mas malaking detalye at may mas mahusay na kaibahan.

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