NIH颁布新一轮“BRAIN 倡议”资助团队

【字体: 时间:2017年10月30日 来源:生物通

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  10月23日,美国国家卫生研究院宣布拨款1亿6900万美元为“BRAIN Initiative(应用先进革新神经技术推进大脑研究倡议,简称BRAIN计划)”资助110个新授予,目前该项目投资总数已累积至2亿6000万美元。

  

自从2013年BRAIN计划确立以来,已授予了超过178名来自56个从工程到心理学的代表机构的研究人员。今年,NIH将加大力度重点开发了解神经回路功能、捕捉大脑动态活动的新工具和新技术。一部分研究机构负责人脑研究,另一部分负责工具测试和动物以及计算模型开发。

以过去取得的重大进展为基础,新授予将继续拓展人类大脑图谱版图。BRAIN计划:为创建大脑的神经元目录而努力


细胞普查

BRAIN计划的其中一个目标是创建大脑起始细胞-普查网(Brain Initiative Cell-Census Network,BICCN)。结合分子、解剖、影像学和计算机技术,BICCN将建立一个广泛的全脑细胞转录组图片和一个高分辨率的前脑投射神经元图谱,前者将提供老鼠大脑的整体细胞多样性和组成,后者是综合且深入的前脑投射神经元的解剖和分子特征集合。

2014年,BRAIN计划支持了几个细胞普查试点项目。在接受资助的一年内,一些研究小组证明高通量的单细胞遗传分析技术一次输入可同时识别成千上万的脑细胞类型。

目前,老鼠大脑细胞图谱(Mouse Brain Cell Atlas)协作研究体由9所研究机构组成:分别是冷泉港实验室、哈佛和MIT的Broad研究所、南加州大学、洛克菲勒大学、普林斯顿大学、加州理工大学、艾伦脑科学研究所、华中科技大学。

其中一个研究小组通过DNA条形码标记的脂质球测序活跃基因,迅速地在小鼠视网膜中检测到了已知细胞和新细胞类型;另一个研究小组发现,他们可以同时读取每个细胞DNA的化学标记来分类额叶皮层的新神经元。

此外,这些项目也有一些意外发现,一组研究团队采用高通量和单细胞的遗传分析技术不仅解开了寨卡病毒如何损害婴儿大脑,还发现了一个潜在的治疗路径,还有一组团队用单细胞遗传标记,精确绘制了老鼠行动和情绪的大脑控制回路。过去需要花费多年时间来完成的事情,如今运用先进技术可在几周内完成。技术是BICCN建立的基础保障。

活动图谱

BRAIN计划的另一个目标是帮助科学家绘制整个大脑的活动图谱。为了这一目标,研究人员已经开发了用于观察神经元电信号发射的工程基因和显微镜等新工具。科学家们已经观察到了老鼠和果蝇神经元对闪烁图形和光源的反应信号发射。利用这些工具,几组科学家将在脑回路如何控制记忆、反射、运动和决策方面取得重大进展。

 

加州大学伯克利分校(UCB)John Ngai实验室利用以CRISPR为基础的基因工程手段展示老鼠大脑的一组特殊神经元;UCB是艾伦脑科学研究所的合作伙伴,他们将利用6550万美元的五年经费整理老鼠大脑的不同类型细胞,为人脑细胞目录构建探路。

 

Salk研究所Joseph Ecker和Ed Callaway领导研究团队获得2500万美元5年资助,南加州大学和加州圣地亚哥大学的研究人员将一同参与。从左到右:Salk教授Joseph Ecker、Clayton基金会实验室教授Kuo-Fen Lee、Salk教授Ed Callaway、Salk高级科学家Margarita Behrens、Salk助理教授Xin Jin。

完整的斑马鱼大脑图谱。一组科学家已经绘制出斑马鱼面对闪烁图像改变游动方向时的大脑发射图。另一组使用超高分辨率制图技术绘制了老鼠大脑控制移动的区域的硬件图,结果表明,神经元只与非常有限的特定邻居进行交流。这些课题组希望通过了解模式生物的大脑工作活动,最终帮助人脑活动测绘。

人类大脑

人类如何思考?大脑某个部分停止工作会发生什么?有几个项目已经成功地迈出了理解人类大脑的第一步。

脑部扫描仪体积大、声音大,令人感到不舒服,还需要人在里面躺很长时间。这些都是大脑研究的不利因素。为了解决这些问题,BRAIN计划的一个研究小组开发了用于脑部扫描的便携式核磁共振(MRI)成像机。

其他项目将继续关注用于详细解析人类大脑的新成像工具。一个小组正在开展利用磁性粒子研究大脑活动的方法研究,这种方法的灵敏度比MRI高得多。另一组致力于MRI的改造工作,他们正努力提高MRI成像速度和成像的准确度。

NIH心理健康研究所所长、Joshua A. Gordon 博士说:“我们的目标是促进神经科学向前进步发展,就像NIH的人类基因组计划对遗传学的贡献一样。”

原文检索:
1.NIH BRAIN Initiative Builds on Early Advances
2.New leadership roles in BRAIN Initiative and International Brain Lab reflect CSHL’s excellence in neuroscience
3.Salk scientists lead $25 million initiative to develop atlas of brain cell types
4.$65.5 million from NIH to create brain atlas

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