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2019年McKnight学者奖

麦克奈特神经科学基金会董事会很高兴地宣布,已选出六名神经科学家获得2019年麦克奈特学者奖。

McKnight学者奖授予那些处于建立自己的独立实验室和研究职业并且已经表现出对神经科学的承诺的早期阶段的年轻科学家。 “对今年麦克奈特奖学金获得者的研究证明了在神经科学最前沿所取得的惊人进步,”Kelsey C. Martin医学博士,奖学金主席,David Geffen医学院院长,博士说。在加州大学洛杉矶分校自该奖项于1977年推出以来,这一着名的早期职业奖项已为超过235名创新研究人员提供资金,并刺激了数百项突破性发现。

“今年的学者们在各种模式生物体的多层次分析中处理大脑生物学,”马丁说。 “通过解决蛋白质的分子结构,阐明脑细胞的细胞生物学和解剖复杂行为的神经回路,他们的发现不仅可以提供正常脑功能的见解,还可以提供脑疾病的原因和潜在疗法的见解。 。我代表整个委员会,感谢今年麦克奈特学者奖的所有申请者,感谢他们杰出的奖学金和对神经科学的奉献。“

以下六位麦克奈特奖学金获得者中的每一位将获得每年75,000美元,为期三年。他们是:

Jayeeta Basu,博士
纽约大学医学院
纽约州纽约市
皮质感觉调节海马活动和空间表征 - 研究来自不同大脑区域的不同输入如何与空间和感官相关联,共同形成经验记忆。
胡娟,博士
范安德尔研究所,
密歇根州大急流城
神经系统中热敏受体的调节机制 - 研究神经元中不同的温度敏感受体如何起作用以及它们如何影响对外部热量和冷和体内温度的反应。
马克哈内特,博士
麻省理工学院
马萨诸塞州剑桥市
扰乱树突区室化以评估单个神经元皮层计算 - 研究树突,神经元的天线输入结构如何有助于神经网络中的计算。
Weizhe Hong,博士,
加州大学洛杉矶分校
加利福尼亚州洛杉矶
母亲行为的神经回路机制 - 研究大脑回路在控制社会行为中的作用,特别是这些大脑回路的性别二态功能及其依赖经验的变化。
Rachel Roberts-Galbraith,博士
佐治亚大学
乔治亚州雅典
涡虫中枢神经系统的再生 - 一项关于一种显着的扁虫的中枢神经系统再生的研究,它可以在几乎任何伤害后完全恢复其整个神经系统。
Shigeki Watanabe,Ph.D。
约翰霍普金斯大学
马里兰州巴尔的摩
突触膜重塑的机制见解 - 研究神经元在几毫秒内重塑其膜以进行突触传递的方式,这对于神经系统工作的速度至关重要。

 

今年的McKnight Scholar奖有54名申请者,代表了该国最好的年轻神经科学系。年轻的教师只有在担任全职教师职位的前四年才有资格获得该奖项。除了马丁之外,学者奖评选委员会还包括纽约大学博士Dora Angelaki; Gordon Fishell,哈佛大学博士; Loren Frank,加州大学旧金山分校博士; Mark Goldman,加州大学戴维斯分校博士;杜克大学医学院理查德穆尼博士; Amita Sehgal,宾夕法尼亚大学医学院博士;和Michael Shadlen,医学博士,哥伦比亚大学博士。

明年奖项的申请将于9月份公布,并将于2020年1月初公布。有关McKnight神经科学奖励计划的更多信息,请访问捐赠基金的网站: https://www.mcknight.org/programs/the-mcknight-endowment-fund-for-neuroscience

关于McKnight神经科学捐赠基金

McKnight神经科学基金会是一个独立的组织,由明尼苏达州明尼阿波利斯麦克奈特基金会资助,由来自全国各地的着名神经科学家组成的董事会领导。 McKnight基金会自1977年以来一直支持神经科学研究。该基金会于1986年成立了捐赠基金,以实现创始人William L. McKnight(1887-1979)的意图之一。作为3M公司的早期领导者之一,他对记忆和脑部疾病有个人兴趣,并希望他的部分遗产用于帮助找到治愈方法。捐赠基金每年颁发三种奖项。除了McKnight Scholar奖之外,他们还是McKnight神经科学创新奖,为开发技术发明提供种子资金,以加强大脑研究;对于那些致力于通过基础研究将知识应用于影响记忆或认知的人类大脑疾病的科学家而言,他们将获得McKnight记忆和认知障碍奖。

2019年McKnight学者奖

Jayeeta Basu,博士, 神经科学研究所助理教授,

纽约大学医学院,纽约,纽约

皮质感觉调节海马活动和空间表征

大脑可以在记忆中存储大量信息,包括它发生的地方以及视觉,听觉,气味,奖励或惩罚等感官背景。确切地说,这些不同的信息如何与形成情景记忆相关联,以及如何从未来的线索中即时回忆这些记忆是巴苏博士研究的基础。特别是,Basu博士和她的团队将研究内嗅皮质和海马之间的关系,以形成关于地方的记忆。

内嗅皮质的两个部分提供不同的输入。内侧内嗅皮层(MEC)共享空间信息,如方向,距离和方向,而侧内嗅皮层(LEC)提供感官的上下文信息,包括气味,声音,新奇和物体。来自两者的输入被传递到海马体并且有助于形成存储在大脑中的特定“位置细胞”组中的位置的关键记忆,例如在哪里可以找到食物,或者因为捕食者存在而避免的区域。关键的是,这些地方的记忆和空间的认知地图一方面需要在环境变化(如天气或一天中的时间)中保持稳定,另一方面需要灵活,因为食物或捕食者可能会移动。很少有人知道什么信息对于创建,维护和改变这些记忆是足够和必要的,特别是如何通过来自LEC的感知信息与来自MEC的空间信息相关联来形成这些记忆。

Basu博士的目的是绘制LEC和特定海马神经元之间的电路图。当LEC信号在有或没有MEC信号的情况下以及在不同的信号强度下发送时,她的实验室将直接记录神经元的薄树突所接收的信号。用鼠标进行的第二系列实验将检验这些假设,即这些LEC输入支持创造地方记忆而学习 - 气味线索将触发行为以在不同的地方寻求奖励。研究人员将了解在学习期间或召回期间如何打开或关闭LEC信号会影响大脑中位置细胞的激活和学习行为本身。这项研究可能与未来阿尔茨海默病,创伤后应激障碍和其他记忆和情境“触发”被激活的情况的研究有关。

胡娟,博士,密歇根州大急流城Van Andel研究所癌症与细胞生物学中心结构生物学助理教授

神经系统中热敏受体的调节机制

当涉及到对外部和内部温度变化的感知和反应时,对确切的机理和过程知之甚少。神经元上的离子通道受体打开或关闭以允许信号通过,并且这些通道可以通过化学物质,机械过程或温度激活,但是温度激活通道激活的温度到底是什么还不清楚。

杜医生将进行一个由三部分组成的项目,以解开神经系统如何接收和处理温度信息的秘密。她正在研究三种特殊的受体,一种是在外部检测冷却和冷却的温度,一种是检测极端外部热量,另一种是检测大脑温度的温度(用于调节体温)。她将首先确定这些受体的净化条件。它们可以在实验室实验中提取和使用,并且仍然与身体中的受体相同。

第二个目标是了解受体上的哪些结构被温度激活并了解它们的工作原理。这还将包括开发可以与这些结构结合并对其进行调节的新疗法。第三,当理解结构时,首先在细胞上,然后在小鼠中进行验证实验,其中受体突变以改变或消除温度敏感性,以观察温度敏感受体的改变如何影响行为。一旦了解了这些受体的功能和调节,它就可以开辟治疗某些神经退行性疾病,温度相关疾病甚至疼痛管理的途径,因为一些温度敏感的传感器与疼痛传递有关。

Mark Harnett,博士, 脑与认知科学助理教授, 马萨诸塞州麻省理工学院,马萨诸塞州

扰动树突区室化以评估单个神经元皮层计算

由于神经元联合在一起的方式,大脑可以处理和处理大量信息。然而,关于神经元本身如何工作还有更多需要学习的地方。 Harnett博士正在研究树突的作用 - 从接收来自其他神经元的信号的神经元延伸的树状结构 - 来确定这些子结构本身是否赋予单个神经元执行比通常认为的更复杂的计算的能力。

传统观念认为,神经元从其他神经元中获取数据,如果数据达到一定阈值,神经元就会发射信息。 Harnett博士正在研究树突本身如何过滤或增强信号。有些分支比其他分支更靠近胞体(神经元的输出部分),因此哪个分支接收信号可能会影响信号的影响。此外,树突的某些分支似乎被连接以寻找和放大特定类型的信号 - 例如,一个分支可能专门传递信号以用于快速移动的高对比度视觉刺激,而不是其他刺激。

Harnett博士正在研究视觉系统中的树突,使用精确的电子和光学工具,测量信号如何沿着枝晶分支传播,并测量树突的变化如何改变神经元的运作方式。这些扰动将允许Harnett博士测试树突特定分支上的抑制信号是否会改变神经网络对某些视觉刺激的反应。了解单个神经元基本上由其自己的较小信号处理器网络组成,这将改变我们对大脑计算方式的理解。除此之外,这可能会影响以神经网络为模型的人工智能在未来几年内如何发展。

Weizhe Hong,博士, 加州大学洛杉矶分校生物化学与神经生物学系助理教授

母性行为的神经回路机制

许多社会行为在其水平和形式上表现出惊人的性别差异,并在整个动物的生活中经历依赖经验的变化。一个突出的例子是育儿行为,这是一种在动物王国中从无脊椎动物到人类共享的普遍社会行为,对后代的生存至关重要。育儿行为在男性和女性之间通常存在很大差异,并且随着动物成熟和分娩可以发生剧烈变化。然而,基本养育行为及其性别和生理状态之间差异的大脑回路尚未明确界定。

Hong博士的工作特别关注的是调查一个名为杏仁核的进化保守大脑区域在控制育儿行为方面的作用。虽然雌性小鼠通常参与广泛的幼犬培育行为,但雄性小鼠通常不会表现出养育行为,直到它们自己的后代出生。小鼠育儿行为的性别差异和生理转换为理解育儿行为的性别二态显示及其生理状态依赖性转变的神经机制提供了极好的机会。

该研究将确定介导育儿行为的特定的,分子定义的神经元群体。该研究还将比较男性和女性的神经回路,以了解这些神经元中的神经活动如何调节父母行为。这项研究将提供关于基本社会行为的神经基础和控制性二态行为的基本原则的关键见解。这些见解也可以提高我们对健康和疾病中人类父母和社会行为的监管的理解。

Rachel Roberts-Galbraith,博士, 佐治亚州雅典乔治大学细胞生物学系助理教授

涡虫中枢神经系统的再生

在动物中发展中枢神经系统是一个非常复杂的过程。再生受损的神经系统甚至更复杂,因为它需要激活一个区域中的所有相同的开发过程而不是另一个并重新连接神经元,因此它们将像以前一样工作。人类具有非常差的中枢神经系统再生能力,因此对脑或脊髓的损害通常是不可逆转的。 Roberts-Galbraith博士希望更多地了解神经修复的方法 能够 通过研究涡虫的再生工作,这是一种非常类型的扁虫,即使在严重受伤后也可以重新生长其整个中枢神经系统(及其身体的其余部分)。

通过研究自然界中成功的神经再生,Roberts-Galbraith博士希望了解有关神经再生机制和不同细胞作用的细节。一个目的是通过发送触发和直接再生的信号来研究神经元是否能够检测到损伤并自我启动修复。 Roberts-Galbraith博士假设神经元影响涡虫干细胞,这些干细胞被招募以重新生长中枢神经系统(和其他身体部位)的部分。干细胞的精细控制对于再生是至关重要的,因为涡虫忠实地替代缺失的组织并且从不发展肿瘤。

另一个目的是检查胶质细胞的作用,胶质细胞传统上被视为神经系统的粘合剂,但显然比以前认识到的具有更重要的作用。胶质细胞构成动物神经系统的很大一部分,必须与神经元一起再生;它们也可能调节神经元再生。希望这项研究能够更好地理解在最成功的病例中如何进行再生,并且可能为人类神经再生提供新的思考方式。

Shigeki Watanabe,Ph.D。, 马里兰州巴尔的摩市约翰霍普金斯大学细胞生物学和神经科学助理教授

对突触膜重塑的机制研究

神经网络的闪电般的速度使我们能够感知,评估和应对我们周围的世界。它还需要神经元来发展一些显着的特性。在他的研究中,Watanabe博士将研究最显着的一项 - 神经元在毫秒时间尺度上重塑其膜的能力,使用尚未完全了解的过程进行神经元通信。

神经元周围的膜需要适应以允许神经元生长,迁移 - 并且重要的是 - 允许其他膜在神经元通信期间合并和分离。在所研究的过程中,称为突触囊泡的膜的“气泡”与神经元膜合并,之后新的膜片基本上向内凸出并夹断。据信使用的机制是网格蛋白介导的内吞作用,其速度不足以使这些囊泡在突触传递发生的时间尺度上产生和再循环。 Watanabe博士发现了一种处理这一过程的新机制 - 超快胞吞作用,但是由于突触的小尺寸和这一过程的快速速度,它一直在理解它的工作方式。

Watanabe博士将使用一种称为闪光和冷冻电子显微镜的技术来研究这一过程。神经元将被光刺激 - 闪光 - 然后在刺激后微秒以精确的时间间隔精确地停止该过程。然后可以用电子显微镜观察冷冻的突触。通过在刺激后以不同的时间间隔拍摄一系列图像,Watanabe博士将创建该过程的逐步可视化,并识别所涉及的蛋白质及其作用。这不仅可以更好地理解神经元的工作原理,还可以解决与神经传递障碍有关的疾病,如阿尔茨海默病。

话题: McKnight神经科学捐赠基金, 学者奖

五月2019

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