Misurazione dell'input neuronale completo

Misurare il modo in cui i neuroni integrano i loro input e rispondono ad essi è fondamentale per comprendere il comportamento impressionante e complesso degli esseri umani e degli animali. Tuttavia, in nessun animale è stata ottenuta una misurazione completa delle funzioni input-output neuronali (IOF). Intraprendere la misurazione completa degli IOF nel sistema modello C. elegans potrebbe perfezionare metodi critici e scoprire principi che si generalizzeranno in tutta la neuroscienza.

La neuroscienza dei sistemi mira a comprendere la complessa interazione dei neuroni nel cervello, che consente i comportamenti impressionanti degli animali. Una componente fondamentale di questa comprensione è la funzione Input-Output (IOF) dei neuroni, che caratterizza il modo in cui un neurone integra i suoi input e risponde ad essi. Tuttavia, nonostante la sua importanza, non è stata raggiunta una misurazione completa degli IOF in nessun animale, creando un significativo punto cieco nella nostra comprensione della funzione cerebrale. Sebbene parti dell'IOF siano state misurate attraverso vari esperimenti, questi sforzi controllano solo uno stretto sottoinsieme degli input a ciascun neurone, fornendo solo una piccola parte dell'IOF reale. Inoltre, l’output dei neuroni è una complessa funzione non lineare dei loro input, che aumenta la complessità del problema. Per comprendere veramente il calcolo e la funzione del cervello, abbiamo bisogno di un funzionamento dettagliato degli IOF, che richiede il controllo di tutti gli input e l’osservazione dei fattori che modellano gli IOF. Perseguire questo obiettivo in un singolo modello animale consentirebbe di scoprire nuovi metodi, strumenti e principi scientifici che potrebbero catalizzare l’innovazione su larga scala nel campo delle neuroscienze.

Il progetto mira a comprendere più a fondo il modo in cui i neuroni nel cervello elaborano le informazioni attraverso la mappatura completa delle IOF neuronali utilizzando l'organismo modello C. elegans. Questa mappatura completa è un passo fondamentale per comprendere come i neuroni del cervello ricevono, integrano e rispondono ai segnali. Il progetto utilizzerà una combinazione di tecniche avanzate tra cui optogenetica, microscopia moderna e microfluidica per controllare e osservare il sistema nervoso dei vermi e svilupperà modelli per prevedere come i neuroni rispondono in base ai loro input. Il team esplorerà anche il modo in cui diversi fattori, come sostanze chimiche, farmaci e cellule non neurali, influenzano queste risposte. Per garantire il massimo beneficio al settore e alla comunità scientifica, tutti i dati e i risultati saranno condivisi apertamente e le risorse saranno destinate a promuovere la collaborazione con esperti esterni in materia di progettazione sperimentale, sviluppo tecnologico e analisi computazionale e teorica.

Le organizzazioni di ricerca mirate (FRO) sono gruppi di ricerca focalizzati su una missione limitata nel tempo, organizzati come una startup per affrontare una specifica sfida scientifica o tecnologica di media scala. I progetti FRO cercano di produrre nuovi strumenti, tecnologie, processi o set di dati trasformativi che fungono da beni pubblici, creando nuove capacità per la comunità di ricerca con l’obiettivo di accelerare il progresso scientifico e tecnologico in modo più ampio. Fondamentalmente, i progetti FRO sono quelli che spesso cadono nelle crepe lasciate dalle fonti di finanziamento della ricerca esistenti a causa di incentivi, processi, missione o cultura contrastanti. Esiste probabilmente un’ampia gamma di concetti di progetto per i quali le agenzie potrebbero sfruttare entità di tipo FRO per raggiungere la loro missione e promuovere il progresso scientifico.

Questo progetto è adatto per un approccio in stile FRO perché richiede un livello di sviluppo e ingegneria coordinati che è troppo grande per un singolo laboratorio accademico, troppo complesso per una collaborazione libera tra più laboratori e non direttamente abbastanza redditizio per un'impresa sostenuta da un'impresa. startup o progetto di ricerca e sviluppo industriale. Il progetto mira inoltre a creare una serie di beni pubblici attraverso il suo impegno per la scienza aperta, con l’intenzione di condividere dati e codice man mano che vengono sviluppati. Più in generale, il lavoro si presta bene allo sviluppo di una nuova serie di strumenti e metodologie piuttosto che ai prodotti o agli articoli incentivati ​​dai modelli di ricerca tradizionali.