Investigador de la UC Santa Bárbara recibe el premio NSF para estudiar el comportamiento coordinado de los circuitos neuronales

Todo lo que hacemos se reduce a una serie de señales neuronales que se traducen en comportamientos físicos. Recibimos información a través de nuestros sentidos, las neuronas sensoriales convierten esta información en señales eléctricas y químicas que son procesadas por otras neuronas en nuestros cerebros y, en última instancia, las neuronas motoras disparan los músculos que mueven nuestras extremidades. Pero no se comprende completamente cómo estas señales completan sus circuitos, y cómo compiten estos circuitos.
Este misterio fascina a la investigadora de la UC Santa Barbara, Julie Simpson. ¿Cómo se convierten la multitud de señales diferentes en las acciones apropiadas? ¿Cómo organiza el sistema nervioso información competitiva en qué hacer y en qué orden? Los animales hacen cosas asombrosas, y muchos de los comportamientos que observamos dependen de movimientos precisos. Existen diferentes herramientas y enfoques para medir estos comportamientos y manipular la actividad de las neuronas y los circuitos que los controlan.
" Julie H. Simpson, Profesor Asistente, Departamento de Biología Molecular, Celular y del Desarrollo, Universidad de California, Santa Bárbara Tome la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster), un organismo modelo genético bien estudiado cuyas neuronas científicos como Simpson han aprendido a activarse con la luz.
En un estudio reciente, Simpson y sus estudiantes de posgrado Neil Zhang y Li Guo determinaron que la secuencia de preparación, un comportamiento innato de la mosca de la fruta, es una coreografía compleja de movimientos que resulta de comparaciones entre cantidades relativas de "suciedad" (luz roja, en realidad ) estimulando neuronas en diferentes regiones de su cuerpo. ¿Dónde y cómo ocurren estos cálculos? Desbloquear este vínculo entre el cerebro y el cuerpo no solo avanzaría el conocimiento básico en neurociencia, sino que también podría arrojar luz en condiciones humanas en las que la señalización no funciona correctamente, como con la enfermedad de Parkinson o los trastornos obsesivo compulsivos. Ahora, con un Premio a la CARRERA de la National Science Foundation (NSF), Simpson está listo para hacer eso. Presentado a "profesores de carrera temprana que tienen el potencial de servir como modelos académicos a seguir en investigación y educación y liderar avances en la misión de su departamento u organización ", el premio CARRERA le permitirá embarcarse en una inmersión más profunda en cómo los circuitos neuronales gobiernan la acción. "Felicito a Julie Simpson por recibir este prestigioso premio NSF CAREER", dijo Pierre Wiltzius, decano de ciencias matemáticas, de la vida y físicas de la Universidad de California en Santa Bárbara. "Su trabajo en los sistemas neuronales contribuye a nuestra comprensión de cómo nuestros cerebros se conectan a nuestros cuerpos, y es muy prometedor para futuras aplicaciones en neurociencia y más allá.
Ella continúa una fuerte tradición de jóvenes profesores estelares que reciben reconocimiento nacional, y Espero su continuo éxito ". "El Premio NSF CAREER es maravilloso", dijo Simpson, quien imparte clases de genética y literatura en neurobiología, y coorganizó una escuela de verano sobre neurofísica de la navegación sensorial en el Instituto Kavli de Física Teórica de la UCSB. "Es una subvención de cinco años para apoyar la investigación de ciencias básicas integrada con la enseñanza, por lo que me permite planificar el futuro de mi laboratorio.
Me siento honrado de que mis colegas y la NSF juzgaron la propuesta de investigación digna de apoyo, especialmente en Un clima de financiación tan competitivo. "El Dr. Durafshan Sakeena Syed (becario postdoctoral) y Li Guo (estudiante graduado de MCDB), junto con un equipo de estudiantes universitarios de UCSB, contribuyeron a esta investigación y recibirán el apoyo de la subvención, por lo que esta es una victoria para todos nosotros.
" El objetivo de esta subvención estará en las neuronas descendentes de la mosca, que conectan su cerebro con su sistema nervioso ventral. "Las neuronas descendentes conectan esas dos partes del sistema nervioso y son un cuello de botella de información", dijo Simpson. Un número limitado de neuronas controlan un amplio repertorio de movimientos, coordinando comandos y reflejos competitivos en comportamientos productivos.
Se utilizarán técnicas optogenéticas y de aprendizaje automático para mapear las conexiones neuronales entre los circuitos sensoriales y motores y determinar dónde en este mapa se toman las decisiones que rigen los comportamientos físicos. "Comprender qué aspectos de un comportamiento se ejecutan directamente en respuesta a señales sensoriales específicas, qué aspectos se agrupan en subrutinas y cómo se llaman las subrutinas en secuencia iluminaría la arquitectura de control que ensambla comportamientos complejos a partir de bloques de construcción más simples y permite respuestas flexibles a estímulos competitivos ", dijo Simpson. "Dado que los cerebros humanos también resuelven desafíos similares, la disección de los circuitos descendentes para la preparación de moscas proporcionaría un algoritmo de plantilla que podríamos buscar en nosotros mismos.
" Simpson completó su doctorado en la Universidad de California en Berkeley en 2001, seguido de un trabajo postdoctoral en Universidad de Wisconsin, Madison. Estableciendo su propio laboratorio en el Campus de Investigación Janelia del Instituto Médico Howard Hughes en 2006, realizó una investigación allí hasta que se unió a la facultad de UC Santa Barbara en 2015 ..