18 de outubro de 2019
LA JOLLA, CA—Uma equipe de cientistas Salk liderada pelo professor martyn goulding recebeu US$ 14.3 milhões ao longo de cinco anos pelos Institutos Nacionais de Saúde (NIH) para criar um atlas de alta resolução de como o cérebro do camundongo gera e controla movimentos qualificados dos membros anteriores, como alcançar e agarrar. O conhecimento gerado pela doação proporcionará uma melhor compreensão não apenas de como o cérebro controla o movimento, mas também de como ele é afetado por doenças neurológicas e lesões na medula espinhal que comprometem a função do braço, punho e mão.
“Somos gratos ao NIH por financiar este projeto empolgante, que levará a novos insights sobre como o cérebro guia a ação, um conceito científico sobre o qual ainda sabemos muito pouco”, disse o presidente da Salk medidor enferrujado. “Este projeto nos permitirá responder a algumas dessas questões complexas e pode levar ao desenvolvimento de novas terapias para pacientes com danos nos nervos que afetam o movimento”.
“Estamos bastante entusiasmados com este programa de pesquisa em equipe por seu foco na compreensão mecanicista da medula espinhal cervical”, diz Karen David, diretora do programa do Instituto Nacional de Distúrbios Neurológicos e Derrame. “Especificamente, este programa abordará a base do circuito dos movimentos dos membros anteriores, como alcançar e agarrar - funções críticas em nossas vidas diárias”.
Lesões e distúrbios que afetam a função da medula espinhal afetam a vida cotidiana. No entanto, para desenvolver novos tratamentos, os cientistas devem entender a biologia fundamental de como funciona a medula espinhal. Para responder a essas questões, Goulding liderará uma equipe de circuitos da medula espinhal, que incluirá o professor Samuel PfaffProfessor Tatiana Sharpe, Professor adjunto Axel Nimmerjahn, e Professor Adjunto Eiman Azim, todos da Salk, juntamente com o professor David Golomb, da Universidade Ben-Gurion do Negev, em Israel, para abordar a biologia subjacente que controla o movimento do braço.
Dentro do pescoço encontra-se uma região da medula espinhal chamada coluna cervical. Circuitos cerebrais dentro da coluna cervical controlam ações habilidosas de braços, pulsos e mãos, como jogar dardos ou tocar violão. Muito pouco se sabe sobre a composição e estrutura desses circuitos. Com o apoio desta doação, a equipe criará um banco de dados de alta resolução com informações sobre como os neurônios se comunicam e como cada neurônio contribui para o movimento qualificado. O banco de dados também incluirá informações sobre as propriedades moleculares e eletrofisiológicas dos neurônios, o que proporcionará uma melhor compreensão da composição de cada célula. Por fim, os pesquisadores desenvolverão modelos preditivos testáveis de cada loop neural para explorar a rede de interações que ocorrem para mover um membro.
“Caracterizar como esses circuitos neurais funcionam e se organizam é um projeto desafiador e fundamental para entender como o cérebro funciona. Identificar os neurônios que compõem esses circuitos e como eles interagem fornecerá uma base para futuras pesquisas sobre a medula espinhal. Sentimos que este prêmio reconhece o papel de liderança que o Instituto Salk tem na pesquisa da medula espinhal e estamos particularmente entusiasmados com o que este projeto nos levará”, disse Goulding, membro do Laboratório de Neurobiologia Molecular e titular do Frederick W. and Cadeira Joanna J. Mitchell.
A equipe do circuito da medula espinhal Salk inclui o seguinte corpo docente:
Martin Goulding, um professor e Frederick W. e Joanna J. Mitchell Chair, desenvolveu e usou abordagens genéticas de ponta para mapear os circuitos da medula espinhal e determinar a contribuição de neurônios especializados para a locomoção e o controle motor fino. Ele também estuda como as modalidades sensoriais, como o toque, são usadas para controlar o movimento.
Samuel Pfaff é professor, pesquisador do Howard Hughes Medical Institute e titular da cátedra Benjamin H. Lewis. O laboratório Pfaff é líder no estudo de neurônios motores; o laboratório é amplamente reconhecido pela identificação dos caminhos genéticos que permitem que os neurônios motores se desenvolvam e criem axônios para os músculos. O trabalho recente de sua equipe explorou seu conhecimento exclusivo da genética dos neurônios motores para desenvolver novas ferramentas de rotulagem que ajudam a revelar mais sobre os circuitos motores e os processos de doenças.
Tatiana Sharpe, professor, está trabalhando para entender os princípios de controle do sistema nervoso. Especificamente, ela está descobrindo como os animais sentem e se adaptam ao seu ambiente, bem como fazem previsões e decisões. Para fazer isso, ela aplica estratégias matemáticas – como estatísticas e modelos de probabilidade e teoria de sistemas dinâmicos – para entender como os sinais se propagam entre os bilhões de neurônios do cérebro.
Axel Nimmerjahn, professor associado, liderou o desenvolvimento de novas técnicas de microscopia para visualizar a dinâmica funcional das células e suas interações no sistema nervoso central saudável e doente. Além disso, ele criou novas ferramentas para coloração específica do tipo de célula e manipulação genética e para análise de dados de imagem em larga escala.
Eiman Azim, um professor assistente e da cadeira de desenvolvimento de William Scandling, usa uma abordagem multidisciplinar para identificar como os circuitos neurais controlam os movimentos qualificados. Ele tira proveito de ferramentas genéticas e virais, análise anatômica, registro eletrofisiológico, imagens e testes detalhados de comportamento motor. Seu trabalho procura descobrir como o cérebro e a medula espinhal permitem velocidade, precisão e destreza e estabelece as bases para um melhor tratamento e recuperação da função motora após lesões e doenças.
Este estudo é financiado pela Iniciativa NIH BRAIN (1U19NS112959-01).
Sobre o NIH:
O NIH faz parte do Departamento de Saúde e Serviços Humanos dos EUA e atua como a maior agência de pesquisa biomédica do mundo.
Sobre o Salk Institute for Biological Studies:
Toda cura tem um ponto de partida. O Salk Institute personifica a missão de Jonas Salk de ousar transformar sonhos em realidade. Seus cientistas premiados e de renome internacional exploram os próprios fundamentos da vida, buscando novos entendimentos em neurociência, genética, imunologia, biologia vegetal e muito mais. O Instituto é uma organização independente sem fins lucrativos e um marco arquitetônico: pequeno por escolha, íntimo por natureza e destemido diante de qualquer desafio. Seja câncer ou Alzheimer, envelhecimento ou diabetes, Salk é onde as curas começam. Saiba mais em: salk.edu
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