onderzoekssamenvatting
ons langetermijndoel is het begrijpen van de fundamentele mechanismen van gedrag. We bestuderen de genen en eiwitten die synapsen controleren – de verbindingen tussen zenuwcellen. Multiproteïne-machines met veel verschillende synapse-eiwitten zijn verantwoordelijk voor aangeboren en aangeleerde gedragingen en hun disfunctie ligt ten grondslag aan vele hersenziekten en neurologische aandoeningen, waaronder de ziekte van Alzheimer, schizofrenie, autisme, depressie, verslaving en intellectuele handicap. Deze mechanismen worden behouden tussen muizen en mensen, die nieuwe wegen voor diagnose en therapeutische ontdekkingen openen.
huidige onderzoeksinteresses
ons huidige onderzoek is gericht op het blootleggen van de omvang en functionele effecten van synaps diversiteit in de hersenen. We hebben methoden ontwikkeld voor het in kaart brengen van de eiwitsamenstelling bij een enkele synaps resolutie. Deze ‘synaptome’ kaarten, die de moleculaire en morfologische kenmerken van een miljard synapsen onthullen, hebben ongekende spatiotemporale synaps diversiteit blootgelegd, georganiseerd in een architectuur die correleert met de structurele en functionele connectomen. We hebben gekarakteriseerd hoe de synaptoomarchitectuur van de hersenen verandert gedurende de hele levensduur, met fasen van snelle expansie gevolgd door een langzame daling van de ouderdom die informatie kan geven over natuurlijke veroudering en vensters van ziektegevoeligheid. Belangrijk, hebben wij aangetoond dat de veranderingen die cognitieve wanorde zoals autisme veroorzaken synaptome kaarten reorganiseren.
deze nieuwe bevindingen over synaps diversiteit hebben belangrijke implicaties voor de hersenfunctie in termen van leren en geheugen, wat leidt tot nieuwe modellen van hoe informatie wordt opgeslagen en teruggeroepen. We onderzoeken nu de dynamiek van het synaptoom – de mate waarin synapsen veranderen op korte termijn, tijdens dagelijkse slaapcycli, en hoe snel synapse eiwitten worden vervangen; en, op langere termijn, hoe sensorische input uit de omgeving en activiteitsafhankelijk gedrag de synaptoomontwikkeling beïnvloeden. We ontsluiten ook de complexiteit van de hersenen door synaps diversiteit te karakteriseren in de fundamentele eenheid van de hersenen – het individuele neuron. Een belangrijke inspanning is het bevorderen van ons laboratorium, beeldanalyse en computationele tools om de directe studie van de menselijke hersenen, het onthullen van de progressieve effecten op het synaptoom van disfuncties zoals de ziekte van Alzheimer. Het in kaart brengen van Synaptome heeft ook het potentieel om klinische technieken aan te vullen, die ontdekken welke kenmerkende weergavebenaderingen zoals HUISDIER ons over schade aan synaptome vertellen. Een belangrijk doel in de toekomst is om al deze synaptome data te integreren in bestaande grootschalige internationale brain data resources om hun Health discovery waarde te maximaliseren.
leden van de onderzoeksgroep
- Noboru Komiyama: hoofddocent
- Emma Sigfridsson: Labmanager
- Zhen (Ricky) Qiu: ontwikkelaar voor beeldanalyse
- Ragini Gokhale: Informatica Ingenieur
- Edita Bulovaite: PhD Student
- Dimitra Koukaroundi: PhD Student
- Hanan Woods: PhD Student
- Gabor Varga: Research Assistant
- Bev Notman: Research Assistant
- Theresa Wong: Research Assistant