タチアナ・シャーピー博士

東京大学大学院海洋学研究室教授

計算神経生物学研究室

統合生物学研究室

エドウィン・K・ハンターチェア

ソーク生物学研究所 - タチアナ・シャープー博士

最新の研究


課題

タチアナ・シャープーの研究室は、脳やその他の生物学的システムの構成要素が絶えず変化する一方で、そのシステムがどのように機能するかを理解しようとしています。 たとえば、赤ちゃんが成長すると、新しいニューロンが回路に追加されます。 成人期には、新しいスキルや情報を学習するにつれて、ニューロン間の接続が常に追加および削除されます。 年齢を重ねるにつれて、これらの接続の機能の一部が失われ始めます。 このような変化にもかかわらず、私たちは一定の自己意識を維持し、何十年も出来事を覚えています。 個々のニューロン内でも、タンパク質は常に更新されていますが、タンパク質による適切なシグナル伝達を確保するために適切なバランスが保たれています。 それにもかかわらず、私たちは同じ「自己」の感覚を維持しており、何十年も出来事を覚えています。 さらに問題を悪化させるのは、脳が働く環境は常に変化しているため、シャーピー氏らは、その環境において脳が注意を払うべき最適な信号を理解し、環境の変化に適応するための最適な処方箋を理解することに取り組んでいる。

アプローチ

タチアナ・シャープーは、数学、統計、物理学の高度な手法を使用して、脳の数十億のニューロンがエネルギーと情報を交換する原理を図示しています。 特に、彼女は情報理論 (通信および金融システムで一般的に使用される一連の数学的概念) を使用してニューロンの活動を定量化し、ある研究分野では、責任を負う脳の部分内で特徴がどのように組織化されるかを決定することに取り組んでいます。視覚、聴覚、嗅覚などの感覚を伝えるために。 これらの中核感覚の働きを明らかにすることは、脳卒中、認知症、または統合失調症の結果として発生する可能性のあるこれらのシステムの混乱を抱える患者に対する新しい治療法やブレインマシンインターフェースにつながる可能性があります。 さらに、シャーピーと彼女のグループは、自閉症、アルツハイマー病、統合失調症、うつ病、不安症など、より広範囲に脳に影響を与える多くの神経疾患の新しい治療法を見つけるための診断ツールとして感覚系の混乱を利用しています。


革新と発見

シャーピーのグループは、匂いと嗅覚を整理する新しい方法を明らかにしました。 彼らは、自然環境からの匂いはプリングルズのポテトチップスに似た曲面で表現でき、双曲線計量を持つことが数学的に知られていることがわかりました。 彼らはまた、私たちの匂いの知覚も同様に組織化されており、匂いに基づいて果物の含有量を正確に推定できることを発見しました。

Sharpee は、視覚ニューロンが視覚オブジェクトの形状とテクスチャに対する選択性をどのように組み合わせることができるかについての簡潔なスキームを開発しました。

シャーピー氏と共同研究者らは、生物にとって新しいタイプのニューロンを使用することがいつ有利になるかを説明する理論を生み出した。 この理論は、脳内の個別のニューロンの種類をカタログ化し、その数を決定するのに役立つ可能性があります。 この理論を拡張すると、多数のニューロンが共同して入ってくる刺激についてどれだけの情報を伝達するかを計算することが可能になります。 以前は、これは少数のニューロンに対してのみ可能でしたが、現在では、この方法は数千のニューロンを同時に記録する実験手法の能力に対応できるようになりました。

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ご支援のお願い

教育

ウクライナ国立大学、キエフ、物理学修士号
ミシガン州立大学物理学博士号
スローン・スワーツ博士研究員、カリフォルニア大学サンフランシスコ校


アフィ


賞と優等生

  • 米国生化学・分子生物学協会 (ASBMB) の計算生命科学部門デラノ賞、2022 年
  • 米国物理学会フェロー、2018年
  • 2013 年国立科学財団キャリア賞
  • WM ケック財団、研究優秀賞、2009 年
  • 2009 年マックナイト奨学生賞
  • レイ・トーマス・エドワーズ財団キャリア賞、2008 年
  • サール奨学生、2008
  • アルフレッド・P・スローン研究員、2008年