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2019年McKnight技术奖

2019年7月22日

McKnight神经科学基金会(MEFN)通过2019年MEFN技术奖宣布了三个获得60万美元赠款的受助者,认识到这些项目能够从根本上改变神经科学研究的方式。在未来两年内,每个项目将获得总计20万美元的资金,推动用于绘制,监测和模拟大脑功能的这些突破性技术的开发。 2019年的获奖者是:

  • Gilad Evrony,医学博士,博士纽约大学Langone Health, 谁正在开发基本的新单细胞技术,以便在大量个体人脑细胞中绘制天然存在的基因突变,以追踪其谱系并创建一种大脑不同细胞类型的“家谱”。
  • 马凯特大学的Iaroslav'Alex'Savtchouk博士, 其项目涉及一种以更高的分辨率和更快的速度在三维空间中对大脑活动进行成像的方法,从而可以更全面地了解生物大脑中响应刺激的情况。
  • Nanthia Suthana博士,加州大学洛杉矶分校, 他们的团队正在开发一种协议,与植入人类大脑的某些设备进行通信,作为医疗的一部分,并从沉浸在虚拟现实和增强现实环境中的人体中捕获深部大脑活动数据。

(了解有关以下每个研究项目的更多信息。)

关于技术奖

自技术奖于1999年成立以来,MEFN通过该奖励机制为神经科学的创新技术贡献了超过1,350万美元。 MEFN对采用新颖方法提高操作和分析大脑功能能力的工作特别感兴趣。使用McKnight支持开发的技术最终必须提供给其他科学家。

“再次,在开发新的神经技术方面看到工作中的聪明才智令人兴奋,”奖项委员会主席兼加州理工学院Anne P.和Benjamin F. Biaggini生物科学教授Markus Meister博士说。 。 “今年,我们特别高兴赞助一些针对人类大脑的发展,从追踪个体神经细胞谱系的方法到自由行走的患者阅读和书写神经信号的装置。”

今年的评选委员会还包括Adrienne Fairhall,Timothy Holy,Loren Looger,Mala Murthy,Alice Ting和Hongkui Zeng,他们从竞争激烈的90名申请者中选择了今年的McKnight神经科学创新技术奖。

2020年技术创新奖的意向书将于2019年12月2日星期一到期。有关2020年进程的公告将于9月公布。有关奖项的更多信息,请访问 www.mcknight.org/programs/the-mcknight-endowment-fund-for-neuroscience/technology-awards

2019年McKnight神经科学技术创新奖

Gilad Evrony,医学博士,博士,人类遗传学和基因组学中心助理教授,Depts。纽约大学Langone Health小儿科和神经科学与生理学专业

“TAPESTRY:用于高分辨率谱系追踪人脑的单细胞多组学技术”

众所周知,每个人都是以单一细胞DNA指令开始的单细胞,但细胞如何变成数万亿 - 包括大脑中数百亿细胞 - 的细节仍然很大程度上未知。 Evrony博士的研究旨在开发一种名为TAPESTRY的技术,该技术可以通过构建脑细胞的“家谱”来阐明这一过程,显示哪些祖细胞在人脑中产生数百种类型的成熟细胞。

该技术可以解决研究人类大脑发育的研究人员面临的一些关键问题。通过追踪谱系(将标记物引入未成熟动物的细胞然后研究这些标记物如何传递给它们的后代)来研究发育的关键方法在人类中是不可能的,因为它是侵入性的。 Evrony博士之前的工作与同事一起表明,天然发生的突变可用于追踪人脑中的谱系。 TAPESTRY旨在通过解决当前方法的一些局限性来推进和扩展这种方法。首先,谱系追踪需要更可靠的分离和扩增单个细胞的微量DNA。其次,对人类大脑发育的详细了解需要具有成本效益,以便能够分析数千或数万个细胞。最后,它还需要绘制细胞的表型 - 不仅要看细胞的密切程度,还要了解它们的细胞类型。 TAPESTRY旨在解决这些挑战。

Evrony博士的方法适用于所有人类细胞,但对脑部疾病特别感兴趣。一旦绘制了健康的大脑谱系,就可以将它们用作基线,以了解在发育过程中可能出现的各种疾病(如自闭症和精神分裂症)的个体大脑发育情况如何不同。

Iaroslav'Alex'Savtchouk,博士, 马凯特大学生物医学科学系助理教授

“通过带时间标记的四边形立体视觉对脑容积进行快速全景成像”

现代光学脑成像技术可以观察到一层薄薄的大脑,但是在三维空间中对大量的大脑活动进行成像 - 例如一定量的大脑 - 已经证明是令人生畏的。 Savtchouk博士已经开发出一种方法,使研究人员不仅可以看到大脑表面发生的事情,而且可以看到内部深处和更高的时空分辨率。

核心过程 - 双光子显微镜 - 通过寻找实验动物的转基因脑细胞中的荧光来获取大脑活动。使用单个激光器,可以非常缓慢地记录深度信息。通过两个激光束,研究人员基本上可以获得双目视觉 - 他们可以看到越来越远的东西,但仍然存在无法看到任何东西的视觉“阴影”(例如,当一个人看着棋盘边缘时,一些碎片可能会被更近的碎片阻挡。)Savtchouk博士正在通过增加两个额外的激光束来解决这个问题,它可以提供四视觉并大大减少盲点。他还对激光的时间进行排序 - 这种激光脉冲很快 - 所以研究人员知道哪种激光可以看出哪种活动对于建立时间精确的三维模型至关重要。

Savtchouk博士的项目首先涉及在计算机模拟中设计系统,然后用鼠标模型证明其应用。他的目标是通过增加激光束和升级硬件和软件来开发更新现有双光子显微镜的方法,使实验室能够从该技术中受益,而无需支付全新的系统费用。

Nanthia Suthana,博士,加州大学洛杉矶分校精神病学和生物行为科学系副教授

“无线和可编程记录和刺激沉浸在虚拟(或增强)现实中的自由移动的人类中的深部脑活动”

研究人类神经现象带来了许多挑战 - 人类大脑不能像动物大脑一样直接研究,并且很难在实验室环境中重建(并记录这些现象的结果)。 Suthana博士建议开发一个使用虚拟和增强现实的系统,为她的受试者创建真实的测试场景。她使用由用于治疗癫痫的植入式脑设备记录的数据。

数十万人植入这些设备,许多植入设备允许无线编程和数据恢复。 Suthana博士的方法利用了后者 - 这些设备记录了各种深部大脑活动,并且她可以利用在受试者在VR或基于AR的实验中进行交互时记录的数据。重要的是,受试者可以随意移动,因为他们携带大脑活动监测器和记录装置。可以同时进行运动捕捉和生物识别测量,汇集完整的响应图。

Suthana博士正在与一个多学科团队合作,使该系统发挥作用;该团队包括电气工程师,物理学家和计算机科学家。需要建立信号延迟等基本事实,以便可以准确地同步和测量数据。最终,她认为自由行为的人类与最逼真的模拟相互作用将使研究人员能够更准确地理解大脑是如何工作的。除了基本的神经学问题 - 例如大脑活动和身体反应伴随特定行为或对刺激的反应 - 系统显示出对创伤后应激障碍和其他可在受控虚拟环境中模拟环境触发的情况的研究。

话题: McKnight神经科学捐赠基金, 技术奖

2019年7月

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