August 25, 2021
LA JOLLA – Salk-Assoziierter Professor Axel Nimmerjahn leitet ein Forschungsteam, das mit 11.2 Millionen US-Dollar ausgezeichnet wurde Die Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies (BRAIN)-Initiative, ein Versuch, der darauf abzielt, übergreifende Prinzipien der Gehirnschaltkreisfunktion zu untersuchen, einschließlich Empfindung, Wahrnehmung, Entscheidungsfindung und motorische Kontrolle. Nimmerjahn wird ein interdisziplinäres fünfjähriges Projekt leiten, in dem untersucht wird, wie Astrozyten, sternförmige Zellen im Gehirn, Signale von Neuronen verarbeiten und modulieren, um die gesamte Gehirnfunktion besser zu verstehen.
„Im Gehirn sind etwa die Hälfte der Zellen keine Neuronen. Traditionell wurde angenommen, dass nicht-neurale Zellen keine wichtige Rolle bei der Informationsverarbeitung spielen, aber diese Vorstellung beginnt zu bröckeln.“ sagt Nimmerjahn, Direktor von Salk's Biophotonikzentrum. „Stellen Sie sich das Gehirn als eine Symphonie vor. Während einige Spieler (Neuronen) durch ihre einzigartigen Fähigkeiten (schnelle elektrische Signale) hervorstechen, ist das gesamte Orchester erforderlich, um die Komposition zu spielen. Wenn ein Spieler verstimmt ist, kann es sein, dass das gesamte Orchester verstimmt. Nicht-neurale Zellen unterstützen nicht nur Neuronen. Sie ermöglichen oder erweitern ihre Fähigkeiten. Wenn nicht-neurale Zellen versagen, können Gehirnfunktionen und -verhalten beeinträchtigt sein, wie es bei neurodegenerativen Erkrankungen und Infektionskrankheiten der Fall ist.“
Das Projekt wird sich auf Astrozyten konzentrieren, einen der am häufigsten vorkommenden nicht-neuronalen Zelltypen im Gehirn. In den letzten zwei Jahrzehnten haben Studien gezeigt, dass Astrozyten eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung und Erkrankung des Nervensystems spielen. Allerdings ist die Art und Weise, wie diese Zellen mit Neuronen im gesunden erwachsenen Gehirn interagieren, weitaus weniger verstanden.
Bei Salk hat Nimmerjahn neue Mikroskopietechniken zur Visualisierung der strukturellen und funktionellen Dynamik neuronaler und nichtneuraler Zellen, zelltypspezifische Färbungen und Tools zur Datenanalyse im großen Maßstab entwickelt. Mithilfe dieser Technologien gehen er und seine Mitarbeiter seit langem bestehende Fragen zur Rolle nicht-neuraler Zellen im gesunden oder erkrankten menschlichen Zentralnervensystem beim Schutz oder bei der Wiederherstellung seiner Funktion an. Nimmerjahn wird seine und andere hochmoderne Techniken einsetzen, um in diesem interdisziplinären Projekt die Kommunikation zwischen Neuronen und Astrozyten zu untersuchen.
„Axels Forschung zum Verständnis der Rolle nicht-neuraler Zellen hat immer wieder Aufschluss darüber gegeben, wie wir die Gehirnfunktion verstehen“, sagt Salk-Präsident und Professor Rusty Gage. „Wir freuen uns, seine Zusammenarbeit über Salk hinaus zu sehen, und freuen uns sehr, dass das BRAIN Circuit-Programm diese wichtige Arbeit finanzieren wird.“
Zu den weiteren Forschern des Teams gehören außerordentlicher Professor Lin Tian von der UC Davis, außerordentlicher Professor Cagla Eroglu von der Duke University und außerordentlicher Professor Guoqian Yu von der Virginia Tech.
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Das Salk Institute ist ein unabhängiges, gemeinnütziges Forschungsinstitut, das 1960 von Jonas Salk, dem Entwickler des ersten sicheren und wirksamen Polio-Impfstoffs, gegründet wurde. Das Institut hat es sich zur Aufgabe gemacht, grundlegende, kooperative und risikoreiche Forschung zu betreiben, die sich mit den drängendsten gesellschaftlichen Herausforderungen wie Krebs, Alzheimer und unzureichender Resilienz der Landwirtschaft auseinandersetzt. Diese Grundlagenforschung bildet die Basis für alle translationalen Bemühungen und generiert Erkenntnisse, die die Entwicklung neuer Medikamente und Innovationen weltweit ermöglichen.
