Profesor
Laboratorio de Neurobiología Computacional
Laboratorio de Biología Integrativa
Silla Edwin K. Hunter
El laboratorio de Tatyana Sharpee busca comprender cómo funcionan el cerebro y otros sistemas biológicos mientras sus componentes cambian constantemente. Por ejemplo, cuando un bebé está creciendo, se agregan nuevas neuronas a los circuitos. Durante la edad adulta, las conexiones entre las neuronas se agregan y eliminan constantemente a medida que aprendemos nuevas habilidades e información. A medida que envejecemos, empezamos a perder parte de la funcionalidad de estas conexiones. A pesar de estos cambios, mantenemos un sentido constante de nosotros mismos y podemos recordar eventos durante décadas. Incluso dentro de las neuronas individuales, las proteínas se actualizan constantemente y, sin embargo, se logra el equilibrio adecuado para garantizar la señalización adecuada por parte de ellas. Sin embargo, mantenemos el mismo sentido de "yo" y podemos recordar eventos durante décadas. Para exacerbar aún más el problema, el entorno en el que opera el cerebro cambia constantemente, por lo que Sharpee y sus colegas están trabajando para comprender las señales óptimas a las que el cerebro debe prestar atención en el entorno y para comprender las prescripciones óptimas para la adaptación a los cambios en el entorno.
Tatyana Sharpee utiliza métodos avanzados de las matemáticas, la estadística y la física para trazar los principios mediante los cuales los miles de millones de neuronas del cerebro intercambian energía e información. En particular, utiliza la teoría de la información (un conjunto de conceptos matemáticos comúnmente empleados en los sistemas financieros y de comunicaciones) para cuantificar la actividad de las neuronas y, en un área de investigación, trabaja para determinar cómo se organizan las características dentro de las partes del cerebro que son responsables para transmitir nuestros sentidos, incluyendo la vista, el oído y el sentido del olfato. Revelar el funcionamiento de estos sentidos centrales ayudaría a generar nuevos tratamientos e interfaces cerebro-máquina para pacientes con interrupciones en estos sistemas que pueden ocurrir como resultado de un accidente cerebrovascular, demencia o esquizofrenia. Además, Sharpee y su grupo están utilizando alteraciones en los sistemas sensoriales como herramientas de diagnóstico para encontrar nuevos tratamientos para una serie de trastornos neurológicos que afectan al cerebro de manera más amplia, incluidos el autismo, la enfermedad de Alzheimer, la esquizofrenia, la depresión y la ansiedad.
El grupo de Sharpee reveló una nueva forma de organizar los olores y el sentido del olfato. Descubrieron que los olores de los entornos naturales pueden describirse mediante una superficie curva, similar a una papa frita de Pringle, y se sabe matemáticamente que tiene una métrica hiperbólica. También encontraron que nuestra percepción del olfato se organiza de manera similar, de manera que facilita la estimación precisa del contenido de fruta en función de los olores.
Sharpee desarrolló un esquema conciso sobre cómo las neuronas visuales pueden combinar la selectividad con las formas y texturas de los objetos visuales.
Sharpee y sus colaboradores han generado una teoría que explica cuándo resulta ventajoso para un organismo utilizar nuevos tipos de neuronas. Esta teoría podría ayudar a catalogar y determinar la cantidad de tipos neuronales separados en el cerebro. Las extensiones de esta teoría hacen posible calcular cuánta información transmiten conjuntamente un gran número de neuronas sobre los estímulos entrantes. Anteriormente, esto solo era posible con unas pocas neuronas, y ahora el método puede mantener la capacidad de los métodos experimentales que registran miles de neuronas simultáneamente.
MS, Física, Universidad Nacional de Ucrania, Kiev, Ucrania
PhD, Física, Universidad Estatal de Michigan
Becario postdoctoral Sloan-Swartz, Universidad de California, San Francisco
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