forskningsöversikt
vårt långsiktiga mål är att förstå de grundläggande mekanismerna för beteende. Vi studerar de gener och proteiner som styr synapser – kopplingarna mellan nervceller. Multiproteinmaskiner som består av många olika synapsproteiner är ansvariga för medfödda och lärda beteenden, och deras dysfunktion ligger till grund för många hjärnsjukdomar och neurologiska tillstånd, inklusive Alzheimers sjukdom, schizofreni, autism, depression, missbruk och intellektuell funktionsnedsättning. Dessa mekanismer bevaras mellan möss och människor och öppnar nya vägar för diagnos och terapeutiska upptäckter.
aktuella forskningsintressen
vår nuvarande forskning är inriktad på att avslöja omfattningen och funktionella effekter av synapsdiversitet i hela hjärnan. Vi har utvecklat metoder för hjärnomfattande kartläggning av proteinkomposition vid enkelsynapsupplösning. Dessa’ synaptome ’ kartor, som avslöjar de molekylära och morfologiska egenskaperna hos en miljard synapser, har avslöjat oöverträffad spatiotemporal synaps mångfald organiserad i en arkitektur som korrelerar med de strukturella och funktionella connectomes. Vi har karakteriserat hur hjärnans synaptomarkitektur förändras under hela livslängden, med faser av snabb expansion följt av långsam nedgång i ålderdom som kan informera om naturligt åldrande och fönster av sjukdomskänslighet. Det är viktigt att vi har visat att mutationer som orsakar kognitiva störningar som autism omorganiserar synaptomkartor.
dessa nya fynd om synapsdiversitet har viktiga konsekvenser för hjärnans funktion när det gäller lärande och minne, vilket leder till nya modeller för hur information lagras och återkallas. Vi undersöker nu synaptomens dynamik – i vilken utsträckning synapser förändras på kort sikt, under dagliga sömncykler och hur snabbt synapsproteiner ersätts; och på längre sikt hur sensoriska insatser från miljön och aktivitetsberoende beteende påverkar synaptomutveckling. Vi låser också upp hjärnans komplexitet genom att karakterisera synapsdiversitet i hjärnans grundläggande enhet – den enskilda neuronen. En stor insats är att utveckla vårt laboratorium, bildanalys och beräkningsverktyg till den direkta studien av den mänskliga hjärnan, vilket avslöjar de progressiva effekterna på synaptom av dysfunktioner som Alzheimers sjukdom. Synaptomkartläggning har också potential att komplettera kliniska tekniker och avslöja vilka diagnostiska avbildningsmetoder som PET berättar om skador på synaptomen. Ett viktigt mål framåt är att integrera alla dessa synaptomdata inom befintliga storskaliga internationella hjärndataresurser för att maximera deras hälsoupptäcktsvärde.
medlemmar i forskargruppen
- Noboru Komiyama: universitetslektor
- Emma Sigfridsson: Labbchef
- Zhen (Ricky) Qiu: utvecklare av bildanalys
- Ragini Gokhale: Informatik Ingenjör
- Edita Bulovaite: Doktorand
- Dimitra Koukaroundi: Doktorand
- Hanan Woods: Doktorand
- Gabor Varga: Forskningsassistent
- Bev Notman: Forskningsassistent
- Theresa Wong: Forskningsassistent