Professor und Laborleiter
Labor für Computational Neurobiology
Francis Crick-Vorsitzender
Jedes Mal, wenn Sie die Welt um sich herum betrachten, auf etwas Neues achten, die Zukunft antizipieren oder sich an eine Erinnerung erinnern, durchströmt ein einzigartiger Satz elektrischer Signale Ihr Gehirn. Wie enthalten diese Impulse alle notwendigen Informationen, um einen Gedanken oder eine Erinnerung zu formen? Die schiere Menge der Milliarden von Zellen – und exponentiell mehr Wege, die ein Signal auf seinem Weg durch das Gehirn nehmen kann – macht es schwierig, diese Frage zu beantworten. Dies könnte jedoch Aufschluss darüber geben, wie Krankheiten entstehen, die das Denken und Gedächtnis beeinträchtigen – von Schizophrenie bis hin zu Multipler Sklerose – und Wege zu ihrer Behandlung aufzeigen.
Terrence Sejnowski hat sich Computermodellierungstechniken zugewandt, um zu versuchen, das, was wir über das Gehirn wissen, zusammenzufassen und Hypothesen darüber zu testen, wie Gehirnzellen Informationen verarbeiten, sortieren und speichern. Während sich andere Wissenschaftler auf die Kartierung der physischen Anordnung von Neuronen konzentriert haben (nachverfolgen, welche Zellen mit welchen verbunden sind), interessiert sich Sejnowski für eine funktionellere Karte des Gehirns, die untersucht, wie Gruppen von Zellen an Prozessen beteiligt sind – von der Filterung dessen, was wir tun sorgen dafür, dass Erinnerungen wachgerufen werden.
Um Daten zur Gehirnfunktion zu sammeln, zeichnet Sejnowski die elektrische Aktivität ausgewählter Zellgruppen auf und analysiert dünne Schnitte obduzierter Gehirne. Er nutzt diese Informationen, um Rechenmodelle darüber zu erstellen und zu verfeinern, wie das Gehirn Informationen für verschiedene Aktivitäten speichert. Durch diese Modelle erhält er ein besseres Verständnis dafür, welche Informationen verschiedene Zelltypen kodieren, welche Moleküle benötigt werden und wie sich Signale im Gehirn bewegen. Gleichzeitig erfährt er, wie Krankheiten wie Schizophrenie oder Parkinson diese Muster verändern können.
Sejnowski entdeckte die Rolle von Astrozyten, einer Art Gehirnzelle, bei der Erzeugung einzigartiger Gehirnwellen, die es Mäusen ermöglichen, ein Objekt als neu zu erkennen. Als er die Astrozytenfunktion blockierte, behandelten Mäuse alles in ihrem Käfig gleich, anstatt neu hinzugefügten Objekten mehr Aufmerksamkeit zu schenken.
Sein Labor entwickelte ein neues Modell dafür, wie Erinnerungen während des Schlafs gefestigt – oder im Gehirn gespeichert – werden. Die Forscher stellten die Hypothese auf, dass einige Erinnerungen im Schlaf verstärkt werden, während andere, als weniger wichtig erachtete Erinnerungen verloren gehen. Mehr darüber zu erfahren, wie das Gehirn Erinnerungen speichert, könnte Forschern helfen zu verstehen, wie das Gedächtnis bei Erkrankungen wie der Alzheimer-Krankheit beeinflusst wird.
Sejnowski baute auf einem Computermodell auf, das zeigt, wie Neuronen elektrische Impulse übertragen, und fand einen unerwarteten Zusammenhang zwischen einem zellulären Kanal und einem Kaliumstrom – das Verhältnis der Dichten zwischen den beiden bestimmt, ob Neuronen richtig feuern können, und lieferte neue Erkenntnisse über die Symptome von Multipler Sklerose.
BS, Physik, Case Western Reserve University
PhD, Physik, Princeton University
Postdoktorand, Biologie, Princeton; Neurobiologie, Harvard Medical School