Insegnante
Laboratorio di neurobiologia dei sistemi
Cattedra Vincent J. Coates in Neurobiologia Molecolare
I miliardi di cellule che compongono il cervello sono un insieme eterogeneo: alcuni neuroni sono responsabili del processo decisionale e altri della memoria, mentre alcuni elaborano le informazioni provenienti dall'occhio e altri ancora interpretano gli odori. Per capire come il cervello organizza tutti questi compiti e informazioni, e cosa causa malattie come la schizofrenia e l'autismo, gli scienziati devono mappare le connessioni tra i neuroni. Ma non è facile, poiché il cervello è più simile a un aggrovigliato piatto di spaghetti che a una matrice ordinata di strade cittadine. E le tecniche per osservare il cervello hanno per lo più permesso ai ricercatori solo di ottenere una visione d'insieme della struttura piuttosto che di concentrarsi sulle singole cellule.
Il laboratorio di Edward Callaway ha sperimentato un nuovo metodo per mappare le connessioni tra singoli neuroni e specifici tipi di cellule nel cervello. L'approccio consente a un virus modificato di passare da una sola cellula cerebrale alle cellule direttamente collegate alla prima. Quindi, il virus viene bloccato. Rilevando dove finisce il virus, il team di Callaway può individuare tutte le connessioni a partire dalle cellule di partenza. E identificando le connessioni dei vari tipi di cellule nel cervello e aggiungendo a queste informazioni le informazioni sulle proprietà funzionali delle cellule, possono quindi formulare e testare teorie sul funzionamento dei circuiti.
I metodi sviluppati nel laboratorio di Callaway sono utilizzati da laboratori di tutto il mondo per mappare le connessioni relative a numerose funzioni del sistema nervoso e malattie come la schizofrenia, l'autismo, il morbo di Parkinson e la malattia di Huntington. Il lavoro nel laboratorio di Callaway si concentra principalmente sui circuiti della corteccia cerebrale e su come elaborano le informazioni visive. Poiché la corteccia visiva utilizza gli stessi tipi di cellule e circuiti di base utilizzati in altre parti della corteccia, questo lavoro potrebbe anche aiutarci a comprendere come il cervello consenta altre capacità, come il processo decisionale, l'udito e il movimento.
Il laboratorio di Callaway ha sviluppato uno strumento che utilizza un virus della rabbia modificato per tracciare singole connessioni tra neuroni, una tecnica ora utilizzata in tutto il mondo.
Il laboratorio ha utilizzato i suoi innovativi metodi di tracciamento dei circuiti per ottenere una mappa dettagliata delle connessioni con specifici tipi di cellule nei gangli della base, un'area del cervello collegata sia al movimento che al processo decisionale e implicata nelle malattie di Parkinson e Huntington. Questi studi forniscono informazioni su come diversi tipi di cellule nella struttura dei gangli della base contribuiscano al controllo motorio e al processo decisionale.
Callaway ha mappato le connessioni tra le cellule della retina dell'occhio e quelle del cervello e ha scoperto che esiste un'unica autostrada di connessioni che ha il solo scopo di consentire all'occhio e al cervello di lavorare insieme per percepire i movimenti verticali o laterali.
Laurea in Biologia, Università di Stanford
Dottorato di ricerca, California Institute of Technology
Ricercatore post-dottorato, Rockefeller University
