Профессор и заведующий лабораторией
Лаборатория вычислительной нейробиологии
Стул Фрэнсиса Крика
Каждый раз, когда вы смотрите на окружающий мир, обращаете внимание на что-то новое, предвидите будущее или вспоминаете, в вашем мозгу проносится уникальный набор электрических сигналов. Каким образом эти импульсы содержат всю информацию, необходимую для формирования мысли или памяти? Само количество миллиардов клеток — и экспоненциально большее количество путей, по которым может пройти сигнал, когда он проносится через мозг — затрудняет ответ на этот вопрос. Но это могло бы пролить свет на то, как возникают заболевания, влияющие на мышление и память — от шизофрении до рассеянного склероза, — а также указать способы их лечения.
Терренс Сейновски обратился к методам компьютерного моделирования, чтобы попытаться обобщить то, что мы знаем о мозге, а также проверить гипотезы о том, как клетки мозга обрабатывают, сортируют и хранят информацию. В то время как другие ученые сосредоточились на картировании физического расположения нейронов (отслеживании того, какие клетки с какими соединяются), Сейновски интересует более функциональная карта мозга, которая рассматривает, как наборы клеток участвуют в процессах — от фильтрации того, что мы позаботьтесь о воспоминании.
Чтобы собрать данные о работе мозга, Сейновски записывает электрическую активность избранных наборов клеток, а также анализирует тонкие срезы вскрытых мозгов. Он использует эту информацию для создания и уточнения вычислительных моделей того, как мозг хранит информацию для различных видов деятельности. С помощью этих моделей он лучше понимает, какую информацию кодируют разные типы клеток, какие молекулы необходимы и как сигналы распространяются по всему мозгу. В то же время он узнает, как такие заболевания, как шизофрения или болезнь Паркинсона, могут изменить эти закономерности.
Сейновски открыл роль астроцитов, типа клеток мозга, в производстве уникальных мозговых волн, которые позволяют мышам распознавать объект как новый. Когда он блокировал функцию астроцитов, мыши относились ко всему в своей клетке одинаково, вместо того чтобы уделять больше внимания вновь добавленным объектам.
Его лаборатория разработала новую модель того, как воспоминания консолидируются или сохраняются в мозгу во время сна. Исследователи предположили, что некоторые воспоминания усиливаются во время сна, в то время как другие воспоминания, считающиеся менее важными, теряются. Раскрытие информации о том, как мозг хранит воспоминания, может помочь исследователям понять, как память влияет на такие расстройства, как болезнь Альцгеймера.
Сейновски построил компьютерную модель того, как нейроны передают электрические импульсы, и обнаружил неожиданную связь между клеточным каналом и калиевым током — соотношение плотностей между ними определяет, могут ли нейроны правильно возбуждаться, что дает новые знания о симптомах рассеянного склероза.
Бакалавр физики, Университет Кейс Вестерн Резерв
доктор философии, физика, Принстонский университет
Постдокторант, биология, Принстон; Нейробиология, Гарвардская медицинская школа
