forskningssammendrag
vårt langsiktige mål er å forstå de grunnleggende mekanismene for atferd. Vi studerer gener og proteiner som styrer synapser – forbindelsene mellom nerveceller. Multiproteinmaskiner som består av mange forskjellige synapsproteiner er ansvarlige for medfødt og lært atferd, og deres dysfunksjon ligger til grunn for mange hjernesykdommer og nevrologiske forhold, inkludert Alzheimers sykdom, schizofreni, autisme, depresjon, avhengighet og intellektuell funksjonshemning. Disse mekanismene er bevart mellom mus og mennesker, og åpner nye veier for diagnose og terapeutiske funn.
nåværende forskningsinteresser
vår nåværende forskning fokuserer på å avdekke omfanget og funksjonelle virkninger av synapsemangfold i hele hjernen. Vi har utviklet metoder for hjerneomfattende kartlegging av proteinsammensetning ved enkeltsynapsoppløsning. Disse ‘synaptome’ kartene, som avslører de molekylære og morfologiske egenskapene til en milliard synapser, har avdekket enestående spatiotemporal synapsemangfold organisert i en arkitektur som korrelerer med de strukturelle og funksjonelle forbindelsene. Vi har karakterisert hvordan synaptomearkitekturen i hjernen endres gjennom hele levetiden, med faser av rask ekspansjon etterfulgt av langsom nedgang i alderdom som kan informere om naturlig aldring og vinduer av sykdomsfølsomhet. Det er viktig at vi har vist at mutasjoner som forårsaker kognitive lidelser som autisme omorganiserer synaptomekart.
Disse nye funnene om synapsediversitet har viktige implikasjoner for hjernens funksjon når det gjelder læring og minne, noe som fører til nye modeller av hvordan informasjon lagres og tilbakekalles. Vi undersøker nå dynamikken til synaptomet – i hvilken grad synapser endres på kort sikt, under daglige søvnsykluser, og hvor raskt synapsproteiner erstattes; og på lengre sikt, hvordan sensoriske innspill fra miljøet og aktivitetsavhengig atferd påvirker synaptomeutvikling. Vi låser også opp hjernekompleksitet ved å karakterisere synapsdiversitet i hjernens grunnleggende enhet-den enkelte nevron. En stor innsats utvikler vårt laboratorium, bildeanalyse og beregningsverktøy til den direkte studien av den menneskelige hjerne, og avslører de progressive effektene på synaptomet av dysfunksjoner som Alzheimers sykdom. Synaptome kartlegging har også potensial til å utfylle kliniske teknikker, avdekke hvilke diagnostiske bildebehandlingsmetoder som PET fortelle oss om skade på synaptome. Et sentralt mål som går fremover er å integrere alle disse synaptomedataene i eksisterende store internasjonale hjernedataressurser for å maksimere deres helseoppdagelsesverdi.
Forskningsgruppemedlemmer
- Noboru Komiyama: Førstelektor
- Emma Sigfridsson: Labsjef
- Zhen (Ricky) Qiu: Utvikler Av Bildeanalyse
- Ragini Gokhale: Informatikk Ingeniør
- Edita Bulovaite: PhD Student
- Dimitra Koukaroundi: PhD Student
- Hanan Woods: PhD Student
- Gabor Varga: Vitenskapelig Assistent
- Bev Notman: Vitenskapelig Assistent
- Theresa Wong: Vitenskapelig Assistent