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Centre de biophotonique avancée Waitt

Rencontrez les scientifiques

Institut Salk d'études biologiques - Centre de biophotonique avancée Waitt - Rencontrez les scientifiques

Rencontrez les scientifiques

 
Axel Nimmerjahn

Axel Nimmerjahn, PhD

Professeur et directeur
Centre de biophotonique avancée Waitt
Chaise Françoise Gilot

Innovations et découvertes :

  • En utilisant l'imagerie et des approches génétiques, le laboratoire Nimmerjahn a découvert comment la microglie, les cellules immunitaires innées résidentes du système nerveux central (SNC), reconnaissent et réagissent aux perturbations de la fonction cérébrale, et comment ces connaissances peuvent être exploitées pour contrôler les conditions inflammatoires.
  • Le laboratoire de Nimmerjahn a été à l'avant-garde du développement de nouvelles techniques de microscopie permettant de mesurer la manière dont les cellules de la moelle épinière codent les informations sensorielles. L'équipe a montré que les astrocytes, un type cellulaire régulateur majeur du SNC, présentent une activité coordonnée en réponse à des stimuli cutanés nocifs, mais non inoffensifs. Ces résultats suggèrent des rôles nouveaux et inattendus de ces cellules dans les troubles douloureux.
  • Nimmerjahn et ses collègues ont utilisé des techniques de microscopie de pointe pour visualiser la rupture de la barrière hémato-encéphalique (BHE) après un AVC. Ils ont découvert qu'une altération progressive de différents mécanismes cellulaires explique les déficits de la BHE lors de l'AVC, ouvrant ainsi la voie à de nouvelles approches thérapeutiques.
Edouard Callaway

Edouard Callaway

Professeur
Laboratoire de neurobiologie des systèmes
Chaire Vincent J. Coates en neurobiologie moléculaire

Innovations et découvertes :

  • Le laboratoire de Callaway a développé un outil qui utilise un virus de la rage modifié pour tracer des connexions uniques entre les neurones, une technique désormais utilisée dans le monde entier.
  • Le laboratoire a utilisé ses nouvelles méthodes de traçage de circuits pour obtenir une carte détaillée des connexions à des types cellulaires spécifiques dans les noyaux gris centraux, une zone du cerveau liée à la motricité et à la prise de décision, et impliquée dans les maladies de Parkinson et de Huntington. Ces études permettent de mieux comprendre comment différents types cellulaires des noyaux gris centraux contribuent au contrôle moteur et à la prise de décision.
  • Callaway a cartographié les connexions entre les cellules de la rétine de l'œil et du cerveau et a découvert qu'il existe une autoroute de connexions unique dont le seul but est de permettre à l'œil et au cerveau de travailler ensemble pour détecter les mouvements de haut en bas ou d'un côté à l'autre.
Adam Bowman

Adam Bowman

Compagnon de Salk

Innovations et découvertes :

  • Bowman a développé de nouvelles technologies pour la synchronisation rapide d'images à grand champ, qui permettent à un capteur d'appareil photo standard, comme celui d'un téléphone portable, de capturer des informations temporelles de l'ordre de la nanoseconde, comblant ainsi six ordres de grandeur en termes d'échelle temporelle.
  • Bowman a déployé cette technologie pour permettre la microscopie électro-optique de la durée de vie de la fluorescence (EO-FLIM), qui a permis des mesures à large champ de la durée de vie de la fluorescence avec une sensibilité à une seule molécule.
  • Bowman a démontré que l'EO-FLIM peut être utilisé pour enregistrer les potentiels d'action et le potentiel de membrane neuronale dans les cellules et tissus vivants à des fréquences d'images de l'ordre du kilohertz en utilisant un indicateur de tension génétiquement codé.
Samuel Pfaff

Samuel Pfaff

Professeur
Laboratoire d'expression génique
Président Benjamin H. Lewis

Innovations et découvertes :

  • Le laboratoire Pfaff a découvert des neurones dans la moelle épinière qui forment un nœud régulateur essentiel pour contrôler l'activité motrice et a développé des lignées de souris qui permettent de visualiser l'activité des neurones spinaux pendant la marche.
  • Le laboratoire a créé un in vitro Un modèle d'amyotrophie spinale a été utilisé pour définir les fondements des voies génétiques responsables de cette maladie. Le groupe a également collaboré avec une équipe de scientifiques de San Diego pour développer un traitement contre la SLA chez l'homme.
  • Le laboratoire de Pfaff a utilisé le séquençage du génome pour identifier les voies moléculaires impliquées dans la régulation des gènes et le développement de la moelle épinière. Grâce à ces connaissances, ils ont réussi à créer un circuit moteur spinal fonctionnel à partir de cellules souches embryonnaires.
Jauge rouillée

Jauge rouillée

Professeur
Laboratoire de Génétique
Chaire Vi et John Adler de recherche sur les maladies neurodégénératives liées à l'âge

Innovations et découvertes :

  • Le laboratoire Gage modélise des maladies en laboratoire grâce à des technologies de cellules souches. Il a montré que les neurones générés à partir de cellules cutanées de personnes atteintes de schizophrénie présentent des dysfonctionnements aux premiers stades du développement, ce qui ouvre des perspectives pour détecter et potentiellement traiter la maladie précocement.
  • En séquençant les génomes de cellules individuelles, Gage et ses collaborateurs ont montré que les structures génomiques des neurones individuels diffèrent encore plus que prévu. Cela pourrait contribuer à expliquer les différences entre individus étroitement apparentés.
  • Gage et ses collègues ont découvert que le cerveau humain peut produire de nouveaux neurones tout au long de la vie. Ils ont également constaté que l'exercice et l'enrichissement cognitif peuvent accroître la capacité du cerveau à générer davantage de neurones.
Eiman Azim

Eiman Azim

Professeur agrégé
Laboratoire de neurobiologie moléculaire
Chaire de développement William Scandling

Innovations et découvertes :

  • Azim a identifié des circuits dédiés au contrôle de caractéristiques spécifiques du mouvement, étayant l'idée d'une organisation modulaire du système moteur : certains circuits contrôlent l'atteinte, d'autres la préhension, etc. Ses travaux contribuent à démontrer que cette organisation est commune à toutes les espèces de mammifères.
  • Azim a étudié les neurones inhibiteurs de la moelle épinière qui contrôlent la force du retour sensoriel entrant et a montré que ce circuit est essentiel pour maintenir la stabilité du membre pendant le mouvement.
  • Azim a cartographié un circuit spinal qui transmet des copies de commandes motrices au système nerveux, aidant ainsi le cerveau à rester conscient de ses signaux en cours. Ses recherches ont montré que ces signaux de copie internes transitent par le cervelet et peuvent être utilisés pour actualiser très rapidement les mouvements, favorisant ainsi la rapidité et la précision des comportements.
Martyn Goulding

Martyn Goulding

Professeur
Laboratoire de neurobiologie moléculaire
Président Frederick W. et Joanna J. Mitchell

Innovations et découvertes :

  • Le laboratoire Goulding a mis au point une boîte à outils génétique complète et un ensemble de tests comportementaux sophistiqués qui leur permettent de disséquer fonctionnellement les circuits de la moelle épinière qui traitent les informations sensorielles et génèrent des mouvements corporels coordonnés.
  • Goulding a mis à profit son expertise en matière de circuits neuronaux spinaux pour définir les voies qui transmettent et déclenchent les démangeaisons et la douleur, offrant ainsi une meilleure compréhension des changements cellulaires qui sous-tendent la douleur chronique et les démangeaisons.
  • Le laboratoire de Goulding a défini le rôle de plusieurs types de cellules neuronales dans le contrôle de la locomotion. Une meilleure compréhension de ces circuits devrait à terme contribuer au développement de thérapies pour les maladies affectant la motricité et l'équilibre.
Talmo Pereira

Talmo Pereira

Compagnon de Salk

Innovations et découvertes :

  • Les travaux pionniers de Pereira ont démontré comment l’apprentissage en profondeur pouvait être utilisé pour réaliser une capture de mouvement sans marqueur chez les animaux, ce qui permet une quantification détaillée du comportement.
  • Pereira et son équipe ont développé SLEAP, un logiciel open source qui rend la technologie de capture de mouvement basée sur l'IA accessible aux utilisateurs non techniques. SLEAP est désormais utilisé par des milliers de chercheurs du monde entier pour étudier une multitude de créatures, des organites subcellulaires aux requins-baleines.
  • Pereira et son équipe ont montré comment les réseaux neuronaux artificiels peuvent être utilisés pour simuler la manière dont les cerveaux réels traitent l’information.
Tatiana Sharpee

Tatiana Sharpee

Professeur
Laboratoire de neurobiologie computationnelle
Chaise Edwin K.Hunter

Innovations et découvertes :

  • Tatyana Sharpee utilise des méthodes avancées issues des mathématiques, des statistiques et de la physique pour cartographier les principes par lesquels les neurones du cerveau et de la moelle épinière échangent de l’énergie et des informations.
  • Sharpee a développé un schéma concis expliquant comment les neurones visuels peuvent combiner la sélectivité aux formes et aux textures des objets visuels.
  • Sharpee et ses collaborateurs ont élaboré une théorie expliquant à quel moment l'utilisation de nouveaux types de neurones devient avantageuse pour un organisme. Cette théorie pourrait contribuer à cataloguer et à déterminer le nombre de types neuronaux distincts dans le cerveau. Des extensions de cette théorie permettent de calculer la quantité d'informations transmises conjointement par un grand nombre de neurones sur des stimuli entrants. Auparavant, cela n'était possible que pour quelques neurones, mais cette méthode peut désormais rivaliser avec les méthodes expérimentales qui enregistrent simultanément des milliers de neurones.
Terrence Sejnowski

Terrence Sejnowski

Professeur et chef de laboratoire
Laboratoire de neurobiologie computationnelle
Chaise Francis Crick

Innovations et découvertes :

  • Le laboratoire Sejnowski utilise des techniques de modélisation informatique pour tenter d’encapsuler ce que nous savons sur le cerveau ainsi que pour tester des hypothèses sur la façon dont les cellules cérébrales traitent, trient et stockent les informations.
  • Ils ont développé un nouveau modèle expliquant comment les souvenirs se consolident – ou se stockent dans le cerveau – pendant le sommeil. Les chercheurs ont émis l'hypothèse que certains souvenirs se renforcent pendant le sommeil, tandis que d'autres, jugés moins importants, se perdent. En savoir plus sur la façon dont le cerveau stocke les souvenirs pourrait aider les chercheurs à comprendre comment la mémoire est affectée par des maladies comme la maladie d'Alzheimer.
  • Sejnowski s'est basé sur un modèle informatique de la façon dont les neurones transmettent les impulsions électriques et a découvert un lien inattendu entre un canal cellulaire et un courant potassique : le rapport des densités entre les deux détermine si les neurones peuvent se déclencher correctement, fournissant de nouvelles connaissances sur les symptômes de la sclérose en plaques.