Илана Б. Виттен
Илана Б. Виттен | |
---|---|
Рожденный | Принстон, Нью-Джерси , США |
Альма-матер | Принстонский университет Стэнфордский университет |
Известный | Оптогенетика и роль холинергических интернейронов при наркомании |
Награды | Премия Дэниела X Фридмана Премия NYSCF-Робертсона для исследователей нейробиологии Премия стипендиатов Макнайта в области неврологии Премия директора НИЗ за новый новатор |
Научная карьера | |
Поля | Нейронаука |
Учреждения | Принстонский университет |
Илана Б. Виттен — американский нейробиолог и профессор психологии и нейробиологии Принстонского университета . Виттен изучает мезолимбический путь , уделяя особое внимание механизмам полосатого нервного контура, управляющим обучением с вознаграждением и принятием решений.
Молодость образование и
Виттен выросла в Принстоне, штат Нью-Джерси , где ее родители оба были профессорами Принстонского университета . [1] Ее отец, Эдвард Виттен , — физик-теоретик и профессор математики в Принстонском университете , а мать, Кьяра Наппи, — профессор физики. [1] Виттен училась в средней школе Принстона в своем родном городе, а затем осталась рядом с домом, посещая Принстонский университет, чтобы получить высшее образование. [1] Сестра Виттена, Даниэла Виттен , получила степень бакалавра математики и биологии в Стэнфордском университете. [2]
В Принстоне Виттен специализировалась на физике, но именно во время учебы в бакалавриате она увлеклась биологией, в частности нейробиологией. [1] В течение своего первого года обучения в Принстоне Виттен работала научным сотрудником в лаборатории Ли Меррила Сильвера , изучая молекулярную биологию и генетику. [3] Позже, получив степень бакалавра, Виттен присоединилась к лаборатории Майкла Дж. Берри , где проводила исследования для своей дипломной работы в области вычислительной нейробиологии. [4] Ее дипломная работа с отличием называлась «Тестирование метаболической эффективности нейронного кода сетчатки» и была награждена кафедрой физики. [4] Виттен получил степень бакалавра физики в 2002 году в Принстоне . [1]
Вдохновленная своим исследовательским опытом в рамках бакалавриата, Виттен в 2003 году продолжила обучение в области нейробиологии в Стэнфордском университете . [5] Под руководством Эрика Кнудсена Виттен исследовал нейробиологические механизмы внимания и стратегии обработки информации в центральной нервной системе сов. [6]
сипух Обработка сенсорной информации у
Прогнозирование — это фундаментальные нейронные вычисления, выполняемые мозгом для формирования соответствующих поведенческих реакций на изменяющуюся и неопределенную среду. [7] В своей первой дипломной работе Виттен исследовала, как определенная нейронная цепь у сипухи предсказывает расположение звуковых стимулов движения. [7] Оптический тектум — это область мозга сипухи, которая помогает ориентировать взгляд совы на слуховой стимул, и это обеспечивается нейронами, кодирующими информацию из слуховой системы, чтобы составить топографическую карту слухового пространства. [7] Виттен хотел понять, как меняется эта топографическая карта при движении слуховых стимулов. [7] Она обнаружила, что слуховые рецептивные поля одновременно обостряются и смещаются в зависимости от положения стимула, показывая, что слуховые поля производят прогнозирующие изменения, чтобы отслеживать местоположение слуховых стимулов. [7]
Затем Виттен заинтересовался изучением того, как мозг обнаруживает отдельный объект, когда ему необходимо интегрировать множество сенсорных стимулов и информации из разных каналов. [8] Используя модель пластичности Хебба , Виттен предположил, что синаптическая пластичность, лежащая в основе обнаружения и представления объектов в мозге, является результатом разницы в пространственных представлениях одного типа входных данных по сравнению с другим. [8] Она обнаружила, что степень пластичности каждого канала сенсорной информации зависит от силы и ширины рецептивного поля этого канала. [8] Благодаря более сильным воздействиям, управляющим пластичностью, это может способствовать развитию и поддержанию согласованных сенсорных представлений в мозге. [8]
Использование оптогенетики для цепей анализа вознаграждения
После защиты докторской степени в 2008 году Виттен осталась в Стэнфорде , чтобы провести постдокторантуру в лаборатории Карла Дейссерота . [1] Под наставничеством Дейссерота Виттен научился использовать оптогенетические технологии для анализа генетически определенных типов клеток в нервных цепях, а особый интерес Виттена представляли холинергические нейроны в схеме вознаграждения мозга. [9] В своей первой авторской статье в журнале Science , опубликованной в 2010 году, Виттен подробно рассмотрел роль холинергических нейронов в прилежащем ядре , которые, хотя и составляют лишь 1% местных нейронов, играют значительную роль в модуляции схем и поведения при вождении. [9] Далее она обнаружила, что эти холинергические интернейроны активируются введением кокаина, однако их подавление приводит к увеличению активности средних шиповатых нейронов в NaC и предотвращает кондиционирование кокаина у мышей. [9] Открытие Виттена подчеркнуло решающую роль, которую такая небольшая популяция нейронов может играть в формировании поведенческих результатов. [8]
Поскольку ингибирование холинергических интернейронов в полосатом теле улучшало кондиционирование, вызванное лекарствами, Виттен и Дейссерот подали патент на использование оптогенетических технологий в холинергических интернейронах в NAc или полосатом теле. [10] Они предложили сначала использовать эту технологию, чтобы лучше понять поведение, связанное с вознаграждением, и зависимость на моделях грызунов, а затем воздействовать на конкретные нейронные цепи при лечении зависимостей у людей посредством введения полинуклеотидов, кодирующих опсин, в полосатое тело. [10] Посредством оптической или электрической стимуляции эта технология позволит реализовать точные во времени стратегии лечения людей, страдающих зависимостью. [10]
Затем Виттен захотела применить оптогенетику к моделям крыс, чтобы изучить схемы нейронного вознаграждения, поэтому она создала драйверные линии Th::Cre и Chat::Cre у крыс. [11] С помощью этих новых драйверных линий Виттен вводила вирусы для экспрессии Cre -зависимых опсинов в мозге крысы, чтобы прояснить причинно-следственную связь между активацией дофаминовых нейронов и положительным подкреплением в своих новых линиях драйверов скорости. [11] Виттен подтвердила, что стимуляция дофаминовых нейронов вентральной покрышки у крыс Th::Cre действительно вызывала внутричерепную самостимуляцию, что подчеркнуло мощь ее инструмента для рассечения определенных нейронных цепей у крыс с использованием оптогенетики, что ранее было невозможно. [11]
Виттен продолжала исследовать холинергические цепи в полосатом теле и роль дофаминовых нейронов в стимулировании поведения, связанного с вознаграждением, на протяжении всего времени своего пребывания в лаборатории Дейссерота и стала соавтором многих статей за время своего четырехлетнего пребывания в лаборатории. [12]
и исследования Карьера
После постдокторской работы в лаборатории Дейсерота Виттен был принят на работу в Принстонский университет в 2012 году, чтобы стать доцентом кафедры психологии и нейробиологии в Принстонском институте нейронаук и на факультете психологии. [1] Виттен открыла свою лабораторию в Принстоне и посвятила себя изучению нейронных цепей, управляющих обучением с вознаграждением и принятием решений на моделях грызунов. [5] Благодаря использованию таких методов, как оптогенетика, поведение грызунов, электрофизиология, визуализация и компьютерное моделирование, Виттен и ее команда смогли открыть новые механизмы, с помощью которых полосатое тело и другие схемы вознаграждения управляют поведением. [5] В 2018 году Илана получила звание доцента и должность постоянного профессора в Принстонском университете. [13]
Помимо своей роли главного исследователя, Виттен является членом комитета по приему аспирантов PNI, членом комитета по отбору URM для летней программы PNI, членом комитета по пересмотру учебной программы аспирантов, а также многие другие роли в комитетах по поддержке ее нейробиологического сообщества в Принстоне. [5] Виттен также преподает множество занятий в Принстоне и является членом BRAIN CoGS (Схемы когнитивных систем), проекта из семи лабораторий, финансируемого Национальным институтом здравоохранения, целью которого является понимание того, как функция рабочей памяти лежит в основе принятия решений. [14]
схемы Анализ вознаграждения
В 2016 году Виттен и ее команда из Принстона опубликовали статью, в которой изучаются различные функции различных популяций дофаминовых нейронов среднего мозга, определяемые их целевой областью полосатого тела. [15] Они обнаружили, что дофаминовые нейроны, которые проецируются в вентральное полосатое тело, имеют более сильную реакцию на потребление вознаграждения и сигналы прогнозирования вознаграждения, тогда как дофаминовые нейроны, которые проецируются в дорсомедиальное полосатое тело, активно реагируют на контралатеральный выбор. [15] Хотя в обеих субпопуляциях наблюдалась ошибка прогнозирования вознаграждения, результаты Виттена показывают, что отдельные места ввода дофаминовых терминалей поддерживают специализацию функций полосатого тела. [15]
Продолжая изучать нейроны полосатого тела, участвующие в обучении с помощью вознаграждения, Виттен вернулась к результатам своей постдокторской работы о холинергических интернейронах полосатого тела, чтобы исследовать связь между их профилями активности, синаптической пластичностью и обучением с вознаграждением. [16] Виттен и ее команда обнаружили, что активность холинергических нейронов регулирует угасание изученных ассоциаций с контекстом кокаина. [16] Кроме того, холинергические нейроны опосредуют устойчивое снижение пресинаптического глутаматергического входа в средние шипиковые нейроны полосатого тела. [16] Эта работа впервые подчеркнула модулирующую роль холинергических интернейронов в полосатом теле. [16]
социальную и пространственную информацию кодирующие , Схемы
Поскольку социальное взаимодействие по своей сути приносит вознаграждение, Виттен заинтересовалась формированием части своей исследовательской программы вокруг понимания обработки социальной информации в рамках дофаминергической системы вознаграждения. В 2017 году Виттен и ее команда исследовали уникальное подмножество прелимбических (PL) корковых нейронов, участвующих в социальном поведении, которые проецируются на прилежащее ядро (NAc), миндалевидное тело и вентральную область покрышки. [17] Интересно, что активация проекции PL-NAc привела к снижению социальных предпочтений, поэтому Виттен и ее команда попытались понять, какую информацию передает эта проекция. [17] Они обнаружили, что он передает как пространственную, так и социальную информацию, которая позволяет формировать социально-пространственные ассоциации, направляющие социальное поведение. [17]
дофаминовых Разнообразное кодирование нейронов
Затем Виттен и ее коллеги более тщательно исследовали дофаминергические нейроны VTA. [18] Хотя эти нейроны канонически связаны со схемой вознаграждения, они участвуют в различных других поведенческих переменных, поэтому Виттену было интересно изучить их способность кодировать вознаграждение, сигналы прогнозирования вознаграждения, историю вознаграждения, пространственное положение, кинематику и поведенческий выбор. [18] С помощью визуализации кальция in vivo Виттен и ее команда обнаружили функциональные кластеры нейронов VTA DA, связанных как с переменными, связанными с вознаграждением, так и с переменными, не связанными с вознаграждением, и эти нейроны также были пространственно сгруппированы внутри VTA. [18]
Награды и почести [ править ]
- Премия Дэниела X Фридмана 2017 г. за выдающиеся фундаментальные исследования [19]
- 2017–2022 Премия NYSCF-Робертсона для исследователей нейробиологии [20]
- 2017–2022 Сотрудничество Саймонса в рамках проекта Global Brain Investigator [21]
- 2017-2022 Со-исполнитель инициативы BRAIN U19 [22]
- 2015–2019 NIH R01 (от NIMH) Премия PNI за инновации 2015 г. [23]
- Премия Макнайта 2014–2016 гг. в области неврологии [24]
- 2014-2017 Со-исполнитель инициативы BRAIN U01 [23]
- Премия НАРСАД для молодых сыщиков 2014–2015 гг. [25]
- Премия 2014 г. от Инновационного фонда Essig и Enright '82 [26]
- 2013-2017 Стипендия Пью в области биомедицинских наук [26]
- 2013-2015 Исследовательская стипендия Альфреда П. Слоана [27]
- Премия Зимней конференции в области исследований мозга 2013 года [26]
- 2012–2017 Премия директора НИЗ «Новый новатор» [26]
- 2009-2012 Постдокторская стипендия Фонда Хелен Хэй Уитни [26]
- 2008 г. Стипендия Swartz Travel для CoSyNe [26]
- 2008 2003-2006 Стипендия научных исследований NSF [26]
- Премия Аллена Г. Шенстона 2002 года по физике [26]
- 2002 г. Высокие награды Принстонского факультета физики. [26]
- 2002 Номинация Почетного общества исследований Sigma Xi [26]
- Премия Lucent Technology 2000 года от факультета физики Принстона. [26]
- Стипендия Эдварда Дж. Блустейна 1998 года [26]
Выберите публикации [ изменить ]
- Комбинированное социальное и пространственное кодирование в нисходящей проекции префронтальной коры. Муруган М., Парк М., Джанг Х.Дж., Миллер Э., Талиаферро Дж., Кокс Дж., Паркер Н.Ф., Бхаве В., Нектоу А., Пиллоу Дж., Виттен И.Б. Клетка. декабрь 2017. [12]
- Диссоциированная последовательная активность и кодирование стимулов в нейронах полосатого тела во время пространственной рабочей памяти. Ахлахпур Х., Вискерке Дж., Чой Дж.Ю., Талиаферро Дж., Ау Дж., Виттен И.Б. электронная жизнь. 2016 год; 10.7554/eLife.19507. [12]
- Связь холинергических интернейронов, синаптической пластичности и поведения во время исчезновения ассоциации кокаин-контекст. Ли Дж., Финкельштейн Дж., Чой Дж.Ю., Виттен И.Б. Нейрон. 2016 18 мая. [12]
- Кодирование вознаграждения и выбора в терминалях дофаминовых нейронов среднего мозга зависит от стриарной мишени. Паркер Н.Ф., Кэмерон С., Талиаферро Дж., Чой Дж.Ю., Ли Дж., Дэвидсон Т., Доу Н.Д., Виттен И.Б. Природная неврология. 25 апреля 2016 г. doi:10.1038/nn.4287. [12]
- Мезолимбический дофамин динамически отслеживает и причинно связан с дискретными аспектами принятия решений, основанных на ценностях. Саддорис М.П., Сугам Дж.А., Стубер Г.Д., Виттен И.Б., Дейссерот К., Карелли Р.М. Биологическая психиатрия. 15 мая 2015 г.;77(10):903-11. doi: 10.1016/j.biopsych.2014.10.024. Epub, 13 ноября 2014 г. [12]
- Оптическое подавление фазового высвобождения дофамина, вызванного лекарственными средствами. Маккатчеон Дж.Э., Коун Дж.Дж., Синон К.Г., Фортин С.М., Кантак П.А., Виттен И.Б., Дейссерот К., Стубер Г.Д., Ройтман М.Ф. Передние нейронные цепи. 17 сентября 2014 г.; 8: 114. doi: 10.3389/fncir.2014.00114. Электронная коллекция 2014. [12]
- Линии крыс с рекомбиназным драйвером: инструменты, методы и оптогенетическое применение для дофамин-опосредованного подкрепления. Виттен И.Б.*, Стейнберг Э*, Ли С.Ю., ДэвидсоТ.Дж., Залокуски К.А., Бродский М., Ижар О., Чо С.Л., Гонг С., Рамакришнан С., Стубер Г.Д., Тай К., Джанак П., Дейссерот К. Нейрон. 8 декабря 2011 г.;72(5):721-33. [12]
- Холинергические интернейроны контролируют активность локальных цепей и кондиционирование кокаина. Виттен И.Б.*, Лин С*, Бродский М*, Пракаш Р*, Дистер И., Аникеева П., Градинару В., Рамакришнан С., Дейссерот К. Наука. 2010. 330(6011):1677-81. [12]
- Иерархия доминирования слуховых пространственных сигналов у сипух. Виттен И.Б., Кнудсен П.Ф., Кнудсен Э.И. ПЛОС ОДИН. 2010 г.; 5(4): e10396. [12]
- Правило обучения Хебба обеспечивает асимметричную пластичность в согласовании сенсорных представлений. Виттен И.Б., Кнудсен Е.И., Сомполинский Х. Журнал нейрофизиологии. 2008 г.; 100 (2): 1067–79. [12]
- Динамические сдвиги в карте слухового пространства совы предсказывают местоположение движущегося звука. Виттен И.Б.*, Берган Дж.Ф.*, Кнудсен Э.И. Природная неврология. 2006 г.; 9(11):1439-45. [12]
- Почему увидеть значит поверить: слияние слухового и визуального миров. Виттен И.Б., Кнудсен Э.И. Нейрон. 2005 г.; 48(3):489-96. [12]
Ссылки [ править ]
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и ж г «Осветление мозга: нейробиолог Илана Виттен» . Принстонский университет . Проверено 24 апреля 2020 г.
- ^ «Полная биография» . Даниэла Виттен . Проверено 24 апреля 2020 г.
- ^ «Нейродерево - Илана Б. Виттен» . сайт Neurotree.org . Проверено 24 апреля 2020 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Виттен, Илана Б. (2002). «Тестирование метаболической эффективности нейронного кода сетчатки» .
{{cite journal}}
: Для цитирования журнала требуется|journal=
( помощь ) - ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д «Илана Виттен | Неврология» . pni.princeton.edu . Проверено 24 апреля 2020 г.
- ^ «Профиль Эрика И. Кнудсена | Стэнфордские профили» . Profiles.stanford.edu . Проверено 24 апреля 2020 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и Виттен, Илана Б.; Берган, Джозеф Ф.; Кнудсен, Эрик И. (ноябрь 2006 г.). «Динамические сдвиги в карте слухового пространства совы предсказывают местоположение движущегося звука» . Природная неврология . 9 (11): 1439–1445. дои : 10.1038/nn1781 . ISSN 1546-1726 . ПМИД 17013379 . S2CID 7581888 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и Виттен, Илана Б.; Кнудсен, Эрик И.; Сомполинский, Хаим (август 2008 г.). «Правило обучения Хебба обеспечивает асимметричную пластичность в согласовании сенсорных представлений» . Журнал нейрофизиологии . 100 (2): 1067–1079. дои : 10.1152/jn.00013.2008 . ISSN 0022-3077 . ПМК 2525701 . ПМИД 18525023 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Виттен, Илана Б.; Линь, Ши-Чунь; Бродский, Матфей; Пракаш, Рохит; Дистер, Илька; Аникеева, Полина; Градинару, Вивиана; Рамакришнан, Чару; Дейсерот, Карл (17 декабря 2010 г.). «Холинергические интернейроны контролируют активность локальных цепей и кондиционирование кокаина» . Наука . 330 (6011): 1677–1681. Бибкод : 2010Sci...330.1677W . дои : 10.1126/science.1193771 . ISSN 1095-9203 . ПМК 3142356 . ПМИД 21164015 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с «Патент США на оптогенетический контроль поведения, связанного с вознаграждением (Патент № 9,992,981, выданный 12 июня 2018 г.) — Поиск патентов Justia» . патенты.justia.com . Проверено 24 апреля 2020 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Виттен, Илана Б.; Стейнберг, Элизабет Э.; Ли, Су Юн; Дэвидсон, Томас Дж.; Залокусски, Келли А.; Бродский, Матфей; Йижар, Офер; Чо, Саэми Л.; Гун, Шиаочин; Рамакришнан, Чару; Стубер, Гаррет Д. (8 декабря 2011 г.). «Линии крыс с рекомбиназным драйвером: инструменты, методы и оптогенетическое применение для дофамин-опосредованного подкрепления» . Нейрон . 72 (5): 721–733. дои : 10.1016/j.neuron.2011.10.028 . ISSN 1097-4199 . ПМК 3282061 . ПМИД 22153370 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м «Илана Б. Виттен - Публикации» . сайт Neurotree.org . Проверено 24 апреля 2020 г.
- ^ «Новости» . Виттенская лаборатория . 03 мая 2016 г. Проверено 24 апреля 2020 г.
- ^ «МОЗГОВЫЙ ЦГС» . МОЗГОВЫЕ ЦОГ . Проверено 24 апреля 2020 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Паркер, Натан Ф.; Кэмерон, Кортни М.; Талиаферро, Джошуа П.; Ли, Джунук; Чхве, Чон Юн; Дэвидсон, Томас Дж.; Доу, Натаниэль Д.; Виттен, Илана Б. (июнь 2016 г.). «Кодирование вознаграждения и выбора в терминалях дофаминовых нейронов среднего мозга зависит от стриарной мишени» . Природная неврология . 19 (6): 845–854. дои : 10.1038/nn.4287 . ISSN 1546-1726 . ПМЦ 4882228 . ПМИД 27110917 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д Ли, Джунук; Финкельштейн, Джоэл; Чхве, Чон Юн; Виттен, Илана Б. (01 июня 2016 г.). «Связь холинергических интернейронов, синаптической пластичности и поведения во время исчезновения ассоциации с контекстом кокаина» . Нейрон . 90 (5): 1071–1085. дои : 10.1016/j.neuron.2016.05.001 . ISSN 0896-6273 . ПМЦ 4893317 . ПМИД 27210555 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Муруган, М.; Парк, М.; Талиаферро, Дж.; Джанг, HJ; Кокс, Дж.; Паркер, Северная Каролина; Бхаве, В.; Нектов, А.; Подушка, JW; Виттен, ИБ (26 июня 2017 г.). «Комбинированное социальное и пространственное кодирование в нисходящей проекции префронтальной коры» . bioRxiv : 155929. doi : 10.1101/155929 . ПМЦ 5889923 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Энгельхард, Бен; Финкельштейн, Джоэл; Кокс, Джулия; Флеминг, Уэстон; Чан, Хи Джэ; Орнелас, Шэрон; Коай, Сью Энн; Тиберге, Стефан Ю.; Доу, Натаниэль Д.; Танк, Дэвид В.; Виттен, Илана Б. (июнь 2019 г.). «Специализированное кодирование сенсорных, моторных и когнитивных переменных в дофаминовых нейронах VTA» . Природа . 570 (7762): 509–513. Бибкод : 2019Natur.570..509E . дои : 10.1038/s41586-019-1261-9 . ISSN 1476-4687 . ПМЦ 7147811 . ПМИД 31142844 .
- ^ «Ужин в честь 30-летия научных грантов Фонда исследований мозга и поведения и награждения Научного совета Фонда Клермана и Фридмана» . Фонд исследований мозга и поведения . 27 июля 2017 г. Проверено 24 апреля 2020 г.
- ^ «Нью-Йоркский фонд стволовых клеток объявляет курс NYSCF — исследователи Робертсона в 2017 году» . ЭврекАлерт! . Проверено 24 апреля 2020 г.
- ^ «Илана Виттен» . Фонд Саймонса . 22 августа 2017 г. Проверено 24 апреля 2020 г.
- ^ «ОБНОВЛЕНИЕ: Девять исследователей из Принстона получили награды NIH BRAIN Initiative» . Принстонский университет . Проверено 24 апреля 2020 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б «Грантоме: Поиск» . Грантоме . Проверено 24 апреля 2020 г.
- ^ «Награждённые» . Фонд Макнайта . Проверено 24 апреля 2020 г.
- ^ Фонд исследований мозга и поведения. «Ужин в честь 30-летия научных грантов Фонда исследований мозга и поведения и награждения Научного совета Фонда Клермана и Фридмана» . www.prnewswire.com . Проверено 24 апреля 2020 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л «Кафедра психологии» . psych.princeton.edu . Проверено 24 апреля 2020 г.
- ^ «Илана Виттен получает стипендию Pew и стипендию Фонда Слоана | Неврология» . pni.princeton.edu . Проверено 24 апреля 2020 г.