salk instituut logo

Waitt Geavanceerd Biofotonicacentrum

Ontmoet de wetenschappers

Salk Instituut voor Biologische Studies - Waitt Advanced Biophotonics Center - Maak kennis met de wetenschappers

Ontmoet de wetenschappers

 
Axel Nimmerjahn

Axel Nimmerjahn, PhD

Hoogleraar en directeur
Waitt Geavanceerd Biofotonicacentrum
Françoise Gilot-stoel

Innovaties en ontdekkingen:

  • Met behulp van beeldvormende en genetische benaderingen heeft het Nimmerjahn-lab ontdekt hoe microglia, de aangeboren immuuncellen van het centrale zenuwstelsel (CZS), verstoringen in de hersenfunctie herkennen en erop reageren, en hoe deze kennis kan worden gebruikt om ontstekingsaandoeningen onder controle te houden.
  • Het laboratorium van Nimmerjahn heeft een voortrekkersrol gespeeld bij de ontwikkeling van nieuwe microscopietechnieken om te meten hoe cellen in het ruggenmerg sensorische informatie coderen. Het team toonde aan dat astrocyten, een belangrijk regulerend celtype in het CZS, gecoördineerde activiteit vertonen als reactie op schadelijke maar niet onschadelijke huidprikkels. De bevindingen wijzen op nieuwe en onverwachte rollen van deze cellen bij pijnstoornissen.
  • Nimmerjahn en collega's gebruikten geavanceerde microscopiebenaderingen om de afbraak van de bloed-hersenbarrière (BBB) ​​na een beroerte te visualiseren. Ze ontdekten dat stapsgewijze verslechtering van verschillende cellulaire mechanismen verantwoordelijk is voor de BBB-tekorten bij een beroerte, wat wijst op nieuwe manieren om de ziekte te behandelen.
Eduard Callaway

Eduard Callaway

Hoogleraar
Systemen Neurobiologie Laboratorium
Vincent J. Coates Leerstoel Moleculaire Neurobiologie

Innovaties en ontdekkingen:

  • Het laboratorium van Callaway heeft een tool ontwikkeld die een aangepast rabiësvirus gebruikt om enkele verbindingen tussen neuronen op te sporen, een techniek die nu over de hele wereld wordt gebruikt.
  • Het lab gebruikte zijn nieuwe circuittraceringsmethoden om een ​​gedetailleerde kaart te verkrijgen van verbindingen met specifieke celtypen in de basale ganglia, een gebied van de hersenen dat verband houdt met zowel beweging als besluitvorming en betrokken is bij de ziekte van Parkinson en Huntington. Deze studies geven inzicht in hoe verschillende celtypen in de basale gangliastructuur bijdragen aan motorische controle en besluitvorming.
  • Callaway bracht de verbindingen tussen cellen in het netvlies van het oog en de hersenen in kaart en ontdekte dat er een unieke snelweg van verbindingen is die als enige doel heeft om het oog en de hersenen samen te laten werken om op en neer of van links naar rechts te voelen beweging.
Adam Boogman

Adam Boogman

Salk kameraad

Innovaties en ontdekkingen:

  • Bowman ontwikkelde nieuwe technologieën voor het snel verwerken van breedveldbeelden, waardoor een standaard camerasensor – zoals die in een mobiele telefoon – tijdsinformatie van nanoseconden kan vastleggen, waardoor zes ordes van grootte op temporele schaal worden overbrugd.
  • Bowman heeft deze technologie ingezet om elektro-optische fluorescentielevensduurmicroscopie (EO-FLIM) mogelijk te maken, waardoor breedveldmetingen van de fluorescentielevensduur met gevoeligheid voor één molecuul mogelijk zijn.
  • Bowman heeft aangetoond dat EO-FLIM kan worden gebruikt om actiepotentialen en neuronmembraanpotentieel in levende cellen en weefsels vast te leggen met kilohertz-framesnelheden met behulp van een genetisch gecodeerde spanningsindicator.
Samuel Paff

Samuel Paff

Hoogleraar
Laboratorium voor genexpressie
Benjamin H. Lewis-leerstoel

Innovaties en ontdekkingen:

  • Het Pfaff-lab ontdekte neuronen in het ruggenmerg die een cruciaal regulerend knooppunt vormen voor het beheersen van motorische activiteit en ontwikkelde muislijnen waarmee de activiteit van spinale neuronen tijdens het lopen kan worden gevisualiseerd.
  • Het lab creëerde een in vitro model van spinale musculaire atrofie om de fundamentele onderbouwing van de genetische paden die misgaan bij deze ziekte te definiëren. De groep werkte ook samen met een team van wetenschappers uit San Diego om een ​​ALS-therapie voor mensen te ontwikkelen.
  • Het laboratorium van Pfaff gebruikte genoomsequencing om moleculaire routes te identificeren die betrokken zijn bij genregulatie en ontwikkeling van het ruggenmerg. Met behulp van deze kennis creëerden ze met succes functionele spinale motorcircuits van embryonale stamcellen.
Roestige meter

Roestige meter

Hoogleraar
Laboratorium voor Genetica
Vi en John Adler leerstoel voor onderzoek naar leeftijdsgerelateerde neurodegeneratieve ziekten

Innovaties en ontdekkingen:

  • Het Gage-lab modelleert ziekten in het laboratorium met behulp van stamceltechnologieën. Ze toonden aan dat neuronen die worden gegenereerd uit de huidcellen van mensen met schizofrenie disfunctioneel zijn in vroege ontwikkelingsstadia, wat een hint geeft over manieren om de ziekte vroegtijdig op te sporen en mogelijk te behandelen.
  • Door de genomen van enkele cellen te sequentiëren, toonden Gage en medewerkers aan dat de genomische structuren van individuele neuronen zelfs meer van elkaar verschillen dan verwacht. Dit kan helpen bij het verklaren van verschillen tussen nauw verwante individuen.
  • Gage en zijn collega's ontdekten dat het menselijk brein gedurende het hele leven nieuwe neuronen kan genereren. Hij ontdekte ook dat oefening en cognitieve verrijking het vermogen van de hersenen kunnen vergroten om meer neuronen te genereren.
Eiman Azim

Eiman Azim

Associate Professor
Laboratorium voor moleculaire neurobiologie
William Scandling ontwikkelingsstoel

Innovaties en ontdekkingen:

  • Azim identificeerde circuits die specifiek gericht zijn op het aansturen van bewegingskenmerken. Dit ondersteunt het idee dat het motorsysteem modulair is georganiseerd. Dat wil zeggen dat bepaalde circuits het reiken regelen, andere het grijpen, enzovoort. Zijn werk laat zien dat deze organisatie over alle zoogdiersoorten wordt gedeeld.
  • Azim onderzocht remmende neuronen in het ruggenmerg die de sterkte van de binnenkomende sensorische feedback regelen en toonde aan dat dit circuit essentieel is voor het behoud van de stabiliteit van de ledemaat tijdens beweging.
  • Azim bracht een ruggenmergcircuit in kaart dat kopieën van motorische commando's doorgeeft aan het zenuwstelsel, waardoor de hersenen zich bewust blijven van de voortdurende output. Zijn onderzoek toonde aan dat deze interne kopiesignalen via een deel van de hersenen, de kleine hersenen genaamd, worden geleid en gebruikt kunnen worden om bewegingen zeer snel te actualiseren, wat de snelheid en precisie van vaardig gedrag ondersteunt.
Martijn Goulding

Martijn Goulding

Hoogleraar
Laboratorium voor moleculaire neurobiologie
Frederick W. en Joanna J. Mitchell-voorzitter

Innovaties en ontdekkingen:

  • Het Goulding-laboratorium heeft een uitgebreide genetische toolkit en een reeks geavanceerde gedragstests ontwikkeld waarmee ze functioneel de circuits in het ruggenmerg kunnen ontleden die sensorische informatie verwerken en gecoördineerde lichaamsbewegingen genereren.
  • Goulding heeft zijn expertise op het gebied van spinale neurale circuits gebruikt om de paden te definiëren die jeuk en pijn overbrengen en doorlaten, waardoor hij een beter begrip krijgt van de cellulaire veranderingen die ten grondslag liggen aan chronische pijn en jeuk.
  • Het laboratorium van Goulding heeft de rol geschetst die meerdere neuronale celtypen spelen bij het beheersen van de voortbeweging. Een beter begrip van deze circuits zou uiteindelijk moeten helpen bij het ontwikkelen van therapieën voor ziekten die de motoriek en het evenwicht aantasten.
Talmo Pereira

Talmo Pereira

Salk kameraad

Innovaties en ontdekkingen:

  • Pereira's baanbrekende werk demonstreerde hoe diepgaand leren kan worden gebruikt om bewegingsregistratie zonder markeringen bij dieren te bereiken, waardoor gedetailleerde kwantificering van gedrag mogelijk wordt.
  • Pereira en zijn team hebben SLEAP ontwikkeld, een open-source softwaretool die op AI gebaseerde motion capture-technologie toegankelijk maakt voor niet-technische gebruikers. SLEAP wordt nu door duizenden onderzoekers over de hele wereld gebruikt om alles te bestuderen, van subcellulaire organellen tot walvishaaien.
  • Pereira en zijn team hebben laten zien hoe kunstmatige neurale netwerken kunnen worden gebruikt om te simuleren hoe echte hersenen informatie verwerken.
Tatiana Sharpee

Tatiana Sharpee

Hoogleraar
Computationeel neurobiologisch laboratorium
Edwin K. Hunter-stoel

Innovaties en ontdekkingen:

  • Tatyana Sharpee gebruikt geavanceerde methoden uit de wiskunde, statistiek en natuurkunde om de principes in kaart te brengen waarmee neuronen in de hersenen en het ruggenmerg energie en informatie uitwisselen.
  • Sharpee ontwikkelde een beknopt schema voor hoe visuele neuronen selectiviteit kunnen combineren met vormen en texturen van visuele objecten.
  • Sharpee en medewerkers hebben een theorie ontwikkeld die verklaart wanneer het voordelig wordt voor een organisme om nieuwe soorten neuronen te gebruiken. Deze theorie zou kunnen helpen bij het catalogiseren en bepalen van het aantal afzonderlijke neuronale typen in de hersenen. Uitbreidingen van deze theorie maken het mogelijk om te berekenen hoeveel informatie grote aantallen neuronen gezamenlijk overbrengen over inkomende stimuli. Voorheen was dit alleen mogelijk voor een paar neuronen, en nu kan de methode de capaciteit bijhouden van experimentele methoden die duizenden neuronen tegelijkertijd registreren.
Terrence Sejnowski

Terrence Sejnowski

Hoogleraar en hoofd van het laboratorium
Computationeel neurobiologisch laboratorium
Francis Crick-stoel

Innovaties en ontdekkingen:

  • Het Sejnowski-lab gebruikt computermodelleringstechnieken om te proberen in te kapselen wat we weten over de hersenen en om hypothesen te testen over hoe hersencellen informatie verwerken, sorteren en opslaan.
  • Ze ontwikkelden een nieuw model voor hoe herinneringen worden geconsolideerd - of opgeslagen in de hersenen - tijdens de slaap. Onderzoekers veronderstelden dat sommige herinneringen tijdens de slaap worden versterkt, terwijl andere herinneringen, die als minder belangrijk worden beschouwd, verloren gaan. Door meer te onthullen over hoe de hersenen herinneringen opslaan, kunnen onderzoekers beter begrijpen hoe het geheugen wordt beïnvloed bij aandoeningen zoals de ziekte van Alzheimer.
  • Sejnowski bouwde voort op een computermodel van hoe neuronen elektrische impulsen overbrengen en vond een onverwacht verband tussen een cellulair kanaal en een kaliumstroom - de verhouding van dichtheden tussen de twee bepaalt of neuronen goed kunnen vuren, wat nieuwe kennis opleverde voor symptomen van multiple sclerose.