2024 年麦克奈特学者奖

麦克奈特神经科学捐赠基金董事会很高兴地宣布，已选出十位神经科学家获得 2024 年麦克奈特学者奖。

麦克奈特学者奖颁发给那些刚刚开始建立自己的独立实验室和研究事业，并表现出对神经科学的热情的年轻科学家。自 1977 年设立该奖项以来，这一享有盛誉的早期职业奖项已资助了 281 名创新研究人员，并推动了数百项突破性发现。

“MEFN 很高兴宣布今年的新学者，他们正在解决神经科学领域的前沿问题，从衰老在大脑中留下的分子指纹，到代际记忆的生物学基础，以及使全脑神经网络能够实现导航、生存、冬眠和社会性的原理，”奖项委员会主席、杜克大学医学院 George Barth Geller 神经生物学教授 Richard Mooney 博士说道。“麦克奈特基金会对基础神经科学研究的坚定承诺使评选委员会能够比以往任何时候都更广泛地表彰更多优秀的早期职业研究人员。”

以下每位麦克奈特学者奖获得者将在三年内每年获得 $75,000。他们是：

今年的麦克奈特学者奖有 53 名申请者，代表了该国最优秀的年轻神经科学教师。教师在担任全职教师职位的前四年内有资格获得该奖项。除了 Mooney，学者奖评选委员会还包括哈佛大学博士 Gordon Fishell、加州大学戴维斯分校博士 Mark Goldman、加州大学圣地亚哥分校博士 Yishi Jin、斯坦福大学博士 Jennifer Raymond、洛克菲勒大学博士 Vanessa Ruta 和芝加哥大学博士 Marlene Cohen。

2025 年奖项的申请将于 2024 年 8 月 12 日开始接受。有关 McKnight 神经科学奖项计划的更多信息，请访问 捐赠基金网站.

关于McKnight神经科学捐赠基金

麦克奈特神经科学捐赠基金是一个独立组织，由明尼苏达州明尼阿波利斯麦克奈特基金会单独资助，由来自全国各地的著名神经科学家组成的委员会领导。麦克奈特基金会自 1977 年以来一直支持神经科学研究。该基金会于 1986 年设立了捐赠基金，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着个人兴趣，并希望将自己的部分遗产用于帮助寻找治疗方法。除了学者奖之外，捐赠基金还通过麦克奈特脑部疾病神经生物学奖向致力于将通过转化和临床研究获得的知识应用于人类大脑疾病的科学家提供资助。

2024 年麦克奈特学者奖

Annegret Falkner 博士., 新泽西州普林斯顿普林斯顿大学普林斯顿神经科学研究所助理教授

计算神经内分泌学：通过神经动力学将激素介导的转录与复杂行为联系起来

性腺激素（其中最广为人知的是雌激素和睾酮）对哺乳动物在许多方面都很重要。它们调节内部状态、行为和生理。人类可能会出于各种原因调整自己的激素水平，从治疗疾病到锻炼肌肉，从性别肯定护理到节育。但是，尽管人们对这些激素如何影响身体进行了大量研究，但它们如何改变神经动力学却了解得较少。

在她的研究中，Annegret Falkner 博士和她的实验室将研究激素如何改变神经网络，从而在短期和长期内影响行为。Falkner 博士的实验室将使用小鼠模型探索激素在多个层面上的影响。她将使用新的行为量化方法，观察和记录自由行为动物在激素状态变化期间的各种行为。这种无偏筛选将揭示激素如何控制行为的普遍原理。在第二系列实验中，该团队将使用全脑钙成像技术，在自由社交互动的动物中绘制激素状态变化过程中激素敏感网络的神经动态，观察这些网络响应和交流方式的变化如何预测行为的变化。最后，Falkner 博士的实验室将使用位点特异性光学激素成像技术观察雌激素受体介导的转录在该网络中发生的位置和时间——这是一个了解激素如何更新网络通信的窗口，也将有助于研究人员了解激素影响大脑和行为的深刻方式。

Andrea Gomez 博士， 加州大学伯克利分校神经生物学助理教授

迷幻药诱导可塑性的分子基础

大脑具有改变自身的能力，这一特性被称为“可塑性”。例如，人类大脑在生命中的不同时期以不同的方式表现出可塑性；相反，一些神经系统疾病与无法改变有关，限制了移动、学习、记忆或从创伤中恢复的能力。安德里亚·戈麦斯博士旨在利用迷幻药作为一种工具，在小鼠模型中使用迷幻药裸盖菇素重新打开成人大脑的可塑性窗口，从而更多地了解大脑的可塑性。这不仅可以帮助我们更多地了解大脑的工作原理，还可以帮助开发下一代疗法。

迷幻药对神经元具有持久的结构影响，例如增加神经元突起的生长和突触的形成。单剂量可以产生长达数月的效果。在她的研究中，戈麦斯博士和她的团队将使用迷幻药来识别促进前额叶皮层神经可塑性的 RNA 类别——前额叶皮层是大脑中与感知和社会认知有关的区域。戈麦斯的实验室将评估迷幻药如何改变 RNA 的剪接方式，建立裸盖菇素诱导的 RNA 变化与小鼠可塑性之间的联系（以突触活动为衡量标准），并观察迷幻药诱导的可塑性对社交互动的影响。戈麦斯博士希望这项研究能够为感知的可塑性提供生物学见解，并开辟新的途径来研究这些强大的化合物如何帮助人们。

Sinisa Hrvatin 博士., 麻省理工学院怀特黑德生物医学研究所生物学助理教授，马萨诸塞州剑桥

休眠回路的分子解剖学

大多数人都了解冬眠的概念，但很少有人会想到它有多么了不起。专门进化以保持恒定体温的哺乳动物会突然“关闭”该功能，改变其新陈代谢，并在几个月内改变其行为。虽然人们很好地了解了冬眠的事实，但动物如何启动和维持这种状态却不太清楚，这种能力是如何产生的也不清楚。它是否在面临恶劣环境的多种不同动物中同时进化？或者冬眠的电路在哺乳动物中广泛保留，但只有一些被激活？

Sinisa Hrvatin 博士计划深入研究与冬眠有关的神经元群体和回路。他实验室以前的工作能够识别出实验室小鼠中调节麻木状态（与冬眠有共同点的浅状态）的神经元。使用不太常见的模型叙利亚仓鼠，Hrvatin 博士将对冬眠神经回路有新的见解。叙利亚仓鼠可以在环境中被诱导冬眠，这使它们成为实验室实验的理想选择，但没有可用的转基因品系（如小鼠），这促使他应用新的基于 RNA 感应的病毒工具来针对与冬眠相关的特定细胞群。他将记录冬眠期间活跃的神经元，以识别相关回路，并检查其他冬眠和非冬眠模型中是否保留了类似的回路。

金鑫 博士., 加利福尼亚州拉霍亚斯克里普斯研究所神经科学系助理教授

大规模体内神经基因组学

在研究神经元中的基因功能时，研究人员通常必须在规模和分辨率之间做出选择。全基因组筛查可以显示基因总体上存在哪些基因，而转录组测序可以让研究人员研究特定细胞中的一些特定基因功能。但对于金鑫博士来说，当工具允许研究人员研究大脑中的大量基因并查看它们在特定大脑区域中存在的位置和相交位置时，基因组的力量才能得到最充分的发挥。

金博士实验室开发出新型大规模并行 体内 测序方法可以扩大对大量基因变异的研究，并绘制出它们在整个完整大脑中的存在图谱。能够同时分析 30,000 多个细胞的能力使该团队能够研究数百种细胞类型中的数百个基因，并在两天内（而不是几周内）获得读数。他们将进行全器官调查，展示不仅能够识别哪些细胞包含特定变异，而且能够识别它们在大脑中的环境：它们的位置和连接方式。他们还将应用这种方法研究疾病风险基因，并了解它们在大脑中的分布情况，这应该有助于了解病理发生的方式。虽然这项研究的重点是大脑，但这种方法应该适用于研究与大量风险基因相关的其他疾病。

Ann Kennedy 博士 伊利诺伊州芝加哥西北大学神经科学系助理教授

神经群体动态调节竞争生存需求的平衡

为了生存，动物进化出了各种各样的先天行为，如进食、交配、攻击和恐惧反应，每种行为都由一系列其他特定行为组成。近年来，研究人员已经能够记录小鼠模型在进行这些行为时的神经活动。但在现实世界中，动物通常必须在多个紧急行动方案之间权衡和做出决定。如果动物既受伤又饥饿，哪种反应会胜出？大脑又是如何做出决定的？

Dr. Ann Kennedy is engaged in developing theoretical computational models that will help advance our understanding of how important decisions like these are made. Looking at the neural activity in the hypothalamus of mice engaged in aggression-type behavior, Dr. Kennedy and her team will develop neural network models that capture the scalability and persistence of aggressive motivational states, while also providing a mechanism for trading off between multiple competing motivational states in the animal’s behavior. The team will use their models to ask how the brain implements that trade-off, for example by changing sensory perception or by suppressing motor output. From this work, Dr. Kennedy’s lab will advance our understanding of the ways our brains work and how the structure built into the brain helps animals survive in complex environments.

金圣洙博士., 加州大学圣巴巴拉分校分子、细胞和发育生物学助理教授，加利福尼亚州圣巴巴拉

导航过程中世界的神经表征

任何曾经在一间熟悉但漆黑的房间中穿行过的人都会明白，我们的大脑能够利用各种信息（包括颜色、形状和自我运动感）来判断周围环境，这是多么宝贵。Sung Soo Kim 博士及其团队将使用果蝇模型和一种新型创新实验设备，研究动物在穿行时大脑中发生了什么——大脑收集了哪些输入信息、如何处理这些信息以及如何将其转化为运动。

Kim 博士之所以研究果蝇，是因为可以观察和扰动计算方向感的整个神经元组。他的研究将调查多种感官输入如何转化为方向感，以及行为环境（从唤醒等内部状态到果蝇自身的运动）如何影响方向处理。这项研究的关键是 Kim 博士的团队正在构建的新型虚拟现实竞技场：果蝇被放置在旋转支架上，这意味着它可以随意旋转；墙壁是提供视觉提示的高分辨率屏幕；小气流管模拟运动和风；头顶上的超大显微镜意味着即使果蝇转动，也可以对整个大脑进行成像。通过激活和沉默某些神经元群，Kim 博士将能够开展研究，研究感知、认知和运动控制的综合作用，这三个系统神经科学的子领域很少在单个研究项目中联系在一起。

比安卡·琼斯·马林博士., 哥伦比亚大学和纽约州纽约市扎克曼心智脑行为研究所心理学和神经科学助理教授

代际记忆的分子机制

压力经历的记忆会遗传给下一代吗？最近的研究似乎表明可以，比安卡·琼斯·马林博士和她的团队准备研究这一过程在分子水平上是如何起作用的——在小鼠模型中，引发恐惧或压力的经历如何导致其大脑中存在的神经元发生变化，以及这些变化如何遗传给经历过压力的动物的后代，即使这些孩子从未有过同样的经历。

马林博士的研究基于这一发现：环境变化会导致大脑产生依赖经验的可塑性。通过嗅觉恐惧条件反射（气味与轻微的脚部电击相结合），研究小组发现小鼠会产生更多适应所用气味的嗅觉神经元。（成熟的嗅觉神经元只表达 1,000 个可能的嗅觉受体中的 1 个，研究人员可以确定有多少神经元具有所选气味的受体。）这种较高的比例会持续存在，并被编码在精子中，并传给下一代（但不会传给后代）。为了了解这一过程的工作原理，马林博士的实验室将研究是气味分子本身还是相关受体的激活会触发这一过程；信号如何从成熟细胞传递到将成为嗅觉神经元的未成熟干细胞；以及细胞外囊泡在信息传递中起什么作用。了解遭受创伤的大脑变化及其对后代的影响，不仅可以帮助研究人员，而且有望提高人们对创伤对哺乳动物（包括人类）的深远而持久影响的认识。

Nancy Padilla-Coreano 博士., 佛罗里达大学医学院神经科学系助理教授，佛罗里达州盖恩斯维尔

社会竞争与合作转换的神经机制

社会动物的互动非常复杂，通常在很短的时间内从合作转变为竞争。大脑如何帮助动物应对这些情况，神经层面发生了什么才能实现状态之间的转换？Nancy Padilla-Coreano 博士旨在利用行为分析、多位点电生理学和机器学习分析来了解所涉及的神经网络，以确定小鼠模型中社交能力背后的神经回路动态。这些发现可以帮助研究人员更好地了解社交能力的根本原因，社交能力在许多神经精神疾病中受到阻碍。

Padilla-Coreano 博士的团队正在利用创新技术，例如利用人工智能帮助识别和跟踪动物的行为，以及研究方法来识别在合作和竞争期间活跃的电路。假设它们是重叠的电路，该团队将操纵同一只动物的每个电路，并观察在特定情况下行为如何变化。第二个目标是调查这些电路的上游是什么；第三个目标是调查多巴胺在此过程中的作用。总之，这项研究将有助于揭示大脑如何帮助社会动物优化和改变，根据环境调整社会行为。

穆巴拉克·侯赛因·赛义德博士., 新墨西哥大学生物系助理教授，新墨西哥州阿尔伯克基

调节神经多样性的分子机制：从干细胞到电路

Mubarak Hussain Syed 博士将研究决定不同类型的神经元如何从神经干细胞 (NSC) 产生以及发育因素如何指定成年行为的因素。Syed 博士的实验室将使用果蝇模型，重点研究 II 型 NSC 如何产生中央复合体的神经元类型。先前的研究表明，从 II 型 NSC 衍生的细胞的诞生时间与其最终的细胞类型相关：一些早期后代成为嗅觉导航神经元，而后代成为调节睡眠的细胞。特定分子（包括 RNA 结合蛋白和类固醇激素诱导蛋白）在那些时间点表达，被认为可以调节神经元类型的命运。

通过针对这些蛋白质和通路的功能丧失和功能获得实验，Syed 博士的团队将了解他们改变神经元命运的机制以及这对行为的影响。进一步的实验将研究高级大脑区域的回路是如何形成的，假设回路中的其他细胞类型在相似的时间从不同的 NSC 中产生。此外，作为促进该领域代表性不足的群体年轻人接受科学教育的倡导者，Syed 博士将通过他的 Pueblo Brain Science 项目，在进行研究的同时培训和指导下一代多元化的神经科学家。

谭龙志 博士., 斯坦福大学神经生物学助理教授，加利福尼亚州斯坦福

3D 基因组结构如何影响大脑的发育和衰老？

将 60 亿个 DNA 碱基对装入微小的细胞核不仅仅是一项令人印象深刻的包装工作，更是 DNA 功能的关键。龙志谭博士和他的团队正在使用一种革命性的“生化显微镜”，它可以显示细胞内 DNA 分子的 3D 形状，其分辨率是光学望远镜无法比拟的，在此过程中，他们发现这种独特的折叠方式可以让研究人员了解很多有关细胞的信息。事实上，谭博士可以独立于其他因素，仅通过观察 DNA 的形状，就能判断出一段 DNA 来自哪种类型的细胞，以及该细胞来自的动物的相对年龄。

这项研究的核心生化显微镜采用邻近连接技术，而不是光学技术。它确定哪些碱基对彼此最接近，并可以快速且经济地仅使用这些信息构建 DNA 的 3D 结构图。该项目的一部分将涉及构建该工具的下一代，以便 Tan 博士的团队可以 3D 定位脑细胞中的每个 RNA 分子以及它与折叠 DNA 的关系，以进一步了解它们如何相互作用。这将有助于制定有关 DNA 折叠的规则手册，帮助研究人员找到操纵 DNA 的方法并了解错误折叠的 DNA 如何影响发育。由于折叠也会随着年龄的增长而退化，了解折叠如何影响衰老可能会为逆转或减缓衰老的一些影响提供见解。最终目标是研究突变和折叠差异如何影响个体之间的差异。