完全なニューロン入力の測定

ニューロンが入力をどのように統合し、それに応答するかを測定することは、人間や動物の印象的で複雑な行動を理解するための鍵となります。 しかし、神経入出力機能 (IOF) の完全な測定はどの動物でも達成されていません。 モデルシステム C. elegans で IOF の完全な測定を行うことで、重要な方法を洗練し、神経科学全体に一般化される原理を発見できる可能性があります。

システム神経科学は、動物の印象的な行動を可能にする脳内のニューロンの複雑な相互作用を理解することを目的としています。 この理解の重要な要素は、ニューロンの入出力関数 (IOF) です。IOF は、ニューロンが入力をどのように統合し、それらに応答するかを特徴づけます。 しかし、その重要性にもかかわらず、どの動物においてもIOFの完全な測定は達成されておらず、脳機能の理解に重大な盲点を生み出しています。 IOF の一部はさまざまな実験を通じて測定されていますが、これらの取り組みでは、特定のニューロンへの入力の狭いサブセットのみが制御され、真の IOF の小さなスライスのみが提供されます。 さらに、ニューロンの出力は入力の複雑な非線形関数であるため、問題はさらに複雑になります。 脳の計算と機能を真に理解するには、IOF の詳細な機能が必要です。これには、すべての入力を制御し、IOF を形成する要因を観察する必要があります。 これを単一の動物モデルで追求すると、神経科学全体にわたる大規模なイノベーションを促進する可能性のある新しい方法、ツール、科学原理が発見されるでしょう。

このプロジェクトは、モデル生物 C. elegans を使用したニューロン IOF の完全なマッピングを通じて、脳内のニューロンがどのように情報を処理するかをより深く理解することを目的としています。 この包括的なマッピングは、脳のニューロンがどのように信号を受け取り、統合し、応答するかを理解する上で重要なステップです。 このプロジェクトでは、光遺伝学、最新の顕微鏡法、マイクロ流体工学などの高度な技術を組み合わせて線虫の神経系を制御および観察し、入力に基づいてニューロンがどのように反応するかを予測するモデルを開発します。 研究チームはまた、化学物質、薬物、非神経細胞などのさまざまな要因がこれらの反応にどのように影響するかを調査する予定です。 この分野と科学コミュニティに最大限の利益をもたらすために、すべてのデータと調査結果はオープンに共有され、実験計画、技術開発、計算および理論分析に関する外部専門家との協力促進にリソースが割り当てられます。

集中研究組織 (FRO) は、特定の中規模の科学または技術の課題に取り組むためにスタートアップのように組織された、期間限定のミッション重視の研究チームです。 FRO プロジェクトは、公共財として機能する革新的な新しいツール、テクノロジー、プロセス、またはデータセットを生み出し、科学技術の進歩をより広範に加速することを目的として、研究コミュニティに新しい能力を生み出すことを目指しています。 重要なのは、FRO プロジェクトは、インセンティブ、プロセス、使命、文化の矛盾により、既存の研究資金源が残した亀裂の間に落ちてしまうことが多いプロジェクトです。 政府機関が使命を達成し、科学の進歩を促進するために FRO スタイルの組織を活用できるプロジェクトのコンセプトは広範囲に及ぶと考えられます。

このプロジェクトは FRO スタイルのアプローチに適しています。なぜなら、単一の学術研究室には大きすぎ、複数研究室の緩やかな共同研究には複雑すぎる、そしてベンチャー支援を受けるほど直接的な利益が得られない、調整された開発とエンジニアリングのレベルが必要だからです。スタートアップまたは産業の研究開発プロジェクト。 このプロジェクトは、オープン サイエンスへの取り組みを通じて一連の公共財を創出することも目指しており、開発中のデータとコードを共有する予定です。 より広く言えば、この研究は、従来の研究モデルによって奨励された製品や論文ではなく、新しいツールや方法論のセットの開発に適しています。