Tutkimusyhteenveto
pitkän aikavälin tavoitteemme on ymmärtää käyttäytymisen perusmekanismeja. Tutkimme synapseja sääteleviä geenejä ja proteiineja – hermosolujen välisiä yhteyksiä. Moniproteiinikoneet, jotka koostuvat monista erilaisista synapsiproteiineista, ovat vastuussa synnynnäisestä ja opitusta käyttäytymisestä, ja niiden toimintahäiriöt ovat monien aivosairauksien ja neurologisten sairauksien taustalla, mukaan lukien Alzheimerin tauti, skitsofrenia, autismi, masennus, riippuvuus ja kehitysvammaisuus. Nämä mekanismit säilyvät hiirten ja ihmisten välillä, mikä avaa uusia väyliä diagnosointiin ja terapeuttisiin löytöihin.
nykyiset tutkimusintressit
nykyinen tutkimuksemme keskittyy selvittämään synapsien monimuotoisuuden laajuutta ja toiminnallisia vaikutuksia koko aivoissa. Olemme kehittäneet menetelmiä valkuaisainekoostumuksen kartoittamiseksi aivojen laajuisesti yhden synapsin resoluutiolla. Nämä ”synaptomi” – kartat, jotka paljastavat miljardin synapsin molekyyliset ja morfologiset piirteet, ovat paljastaneet ennennäkemättömän spatiotemporaalisen synapsien moninaisuuden, joka on järjestetty arkkitehtuuriksi, joka korreloi rakenteellisten ja toiminnallisten yhteyksien kanssa. Olemme kuvanneet, miten aivojen synaptomiarkkitehtuuri muuttuu koko eliniän ajan, jolloin nopean laajenemisen vaiheita seuraa hidas vanhuuden heikkeneminen, joka voi kertoa luonnollisesta vanhenemisesta ja tautialttiudesta. Tärkeää on, että olemme osoittaneet, että mutaatiot, jotka aiheuttavat kognitiivisia häiriöitä, kuten autismia, reorganisoivat synaptomikarttoja.
näillä uusilla synapsien monimuotoisuutta koskevilla löydöksillä on merkittäviä vaikutuksia aivojen toimintaan oppimisen ja muistin kannalta, mikä johtaa uusiin malleihin siitä, miten tietoa tallennetaan ja muistutetaan. Nyt tutkitaan synaptomin dynamiikkaa – missä määrin synapsit muuttuvat lyhyellä aikavälillä päivittäisten unirytmien aikana ja kuinka nopeasti synapsiproteiinit korvautuvat; ja pidemmällä aikavälillä, miten ympäristön aistinsyötteet ja toimintariippuvainen käyttäytyminen vaikuttavat synaptomien kehitykseen. Vapautamme myös aivojen monimutkaisuutta luonnehtimalla synapsien moninaisuutta aivojen perusyksikössä-yksittäisessä hermosolussa. Suuri ponnistus etenee laboratoriomme, kuva-analyysi ja laskentatyökalut suoraan tutkimus ihmisaivojen, paljastaen progressiivinen vaikutuksia synaptome toimintahäiriöt, kuten Alzheimerin tauti. Synaptomin kartoituksella on myös mahdollisuus täydentää kliinisiä tekniikoita ja selvittää, mitä diagnostisia kuvantamismenetelmiä, kuten PET, kertovat synaptomin vaurioista. Keskeinen tavoite eteenpäin on integroida kaikki nämä synaptome-tiedot olemassa oleviin laajamittaisiin kansainvälisiin aivotietoresursseihin maksimoidakseen niiden terveyshavaintoarvon.
tutkimusryhmän jäsenet
- Noboru Komiyama: lehtori
- Emma Sigfridsson: laboratoriopäällikkö
- Zhen (Ricky) Qiu: kuva-analyysin Kehittäjä
- Ragini Gokhale: Tietotekniikan Insinööri
- Edita Bulovaite: Tohtorikoulutettava
- Dimitra Koukaroundi: Tohtorikoulutettava
- Hanan Woods: Tohtorikoulutettava
- Gabor Varga: Tutkimusassistentti
- Bev Notman: Tutkimusassistentti
- Theresa Wong: Tutkimusassistentti