podsumowanie badań
naszym długoterminowym celem jest zrozumienie podstawowych mechanizmów zachowania. Badamy geny i białka, które kontrolują synapsy-połączenia między komórkami nerwowymi. Maszyny wieloproteinowe zawierające wiele różnych białek synapsowych są odpowiedzialne za wrodzone i wyuczone zachowania, a ich dysfunkcja leży u podstaw wielu chorób mózgu i stanów neurologicznych, w tym choroby Alzheimera, schizofrenii, autyzmu, depresji, uzależnień i niepełnosprawności intelektualnej. Mechanizmy te są zachowane między myszami i ludźmi, otwierając nowe możliwości diagnostyki i odkryć terapeutycznych.
aktualne zainteresowania badawcze
nasze obecne badania koncentrują się na odkryciu zakresu i funkcjonalnego wpływu różnorodności synaps w mózgu. Opracowaliśmy metody mapowania składu białek w całym mózgu w rozdzielczości pojedynczej synapsy. Te „mapy synaptomów”, które ujawniają molekularne i morfologiczne cechy miliarda synaps, odkryły bezprecedensową różnorodność synaps przestrzennych zorganizowanych w architekturę, która koreluje ze strukturalnymi i funkcjonalnymi konektomami. Scharakteryzowaliśmy, jak struktura synaptomu mózgu zmienia się przez cały okres życia, z fazami szybkiej ekspansji, a następnie powolnym spadkiem starości, co może informować o naturalnym starzeniu się i oknach podatności na choroby. Co ważne, wykazaliśmy, że mutacje powodujące zaburzenia poznawcze, takie jak autyzm, reorganizują mapy synaptomów.
te nowe odkrycia dotyczące różnorodności synaps mają ważne implikacje dla funkcji mózgu w zakresie uczenia się i pamięci, co prowadzi do nowych modeli przechowywania i przywoływania informacji. Obecnie badamy dynamikę synaptomu – stopień, w jakim synapsy zmieniają się w krótkim okresie, podczas dziennych cykli snu i jak szybko zastępowane są białka synapsowe; oraz, w dłuższej perspektywie, w jaki sposób bodźce zmysłowe ze środowiska i zachowania zależne od aktywności wpływają na rozwój synaptomów. Odkrywamy również złożoność mózgu, charakteryzując różnorodność synaps w podstawowej jednostce mózgu-pojedynczym neuronie. Głównym wysiłkiem jest rozwój naszego laboratorium, analizy obrazu i narzędzi obliczeniowych do bezpośredniego badania ludzkiego mózgu, ujawniając postępujący wpływ na synaptom dysfunkcji, takich jak choroba Alzheimera. Mapowanie synaptomu ma również potencjał uzupełniania technik klinicznych, odkrywając, jakie metody obrazowania diagnostycznego, takie jak PET, mówią nam o uszkodzeniu synaptomu. Kluczowym celem jest integracja wszystkich tych danych synaptome w istniejących dużych międzynarodowych zasobów danych mózgu, aby zmaksymalizować ich wartość odkrycia zdrowia.
członkowie Grupy Badawczej
- Noboru Komiyama: starszy wykładowca
- Emma Sigfridsson: Kierownik Laboratorium
- Zhen (Ricky) Qiu: programista analizy obrazu
- Ragini Gokhale: Inżynier Informatyki
- Edita Bulovaite: Doktorant
- Dimitra Koukaroundi: Doktorant
- Hanan Woods: Doktorant
- Gabor Varga: Asystent Badawczy
- Bev Notman: Asystent Badawczy
- Theresa Wong: Asystent Badawczy