Центр интегративной нейронауки Вернера Райхардта
 | В этой статье есть несколько проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалять эти шаблонные сообщения )
|
Центр интегративной нейронауки Вернера Райхардта (CIN) является общей платформой системной нейробиологии в Тюбингенском университете в Германии. Он был создан как кластер передового опыта в рамках инициативы Excellence Initiative в 2007/2008 году. В состав CIN входят около 90 ученых со своими исследовательскими группами, 21 из которых в настоящее время поддерживаются фондами инициативы передового опыта. Основное внимание в их работе уделяется фундаментальным исследованиям в области системной нейробиологии . Основываясь на междисциплинарном и интегративном подходе, он охватывает проекты, основанные на биологии , медицине , физике , информатике и технике , а также познании и нейрофилософии . [ 1 ]
Тезка Вернер Райхардт стал пионером в исследовании фундаментальных принципов зрения и обработки информации.
История
[ редактировать ]CIN был успешно подан как кластер передового опыта, начиная со второй части первого раунда Инициативы передового опыта (заявка: 2006/2007; проекты начинаются 1 ноября 2007 года). Официальное открытие состоялось 8 декабря 2008 года. [ 2 ] При создании кластера к 25 главным исследователям (ПИ) присоединились еще 23 члена-учредителя. [ 3 ] CIN задуман как общая платформа для обмена, координации и сотрудничества внутри нейробиологического сообщества Тюбингена. Он динамично развивал свое членство, которое в настоящее время включает около 90 нейробиологов из Тюбингена, выбранных на основе научных критериев.
Когда Инициатива совершенства вступила во второй раунд (заявка: 2010/2011; проекты начинаются 1 ноября 2012 года), CIN подал заявку и получил пятилетнее продление финансирования и поддержки. В том же году Тюбингенский университет также успешно подал заявку на поддержку инициативы Excellence Initiative со своей институциональной стратегией и исследовательской школой. [ 4 ]
С момента своего переезда в начале 2012 года (официальная церемония открытия: 14 мая 2012 года) CIN находится в собственном здании на территории кампуса Шнарренбергской больницы Тюбингенского университета. Он расположен рядом с учреждениями, которые являются соседями как топологически, так и научно, между Институтом клинических исследований мозга Херти (HIH) с одной стороны и Немецким центром нейродегенеративных заболеваний (DZNE) с другой. [ 5 ] До переезда в нынешнее здание CIN был установлен в здании Технологического парка Тюбинген-Ройтлинген, в непосредственной близости от кампуса Тюбингена Макса Планка.
С момента своего создания CIN возглавляет ее представитель, нейробиолог профессор доктор Питер Тир , который также является директором отделения когнитивной неврологии в Центре неврологии/Институте клинических исследований мозга Херти при Университетской больнице Тюбингена. [ 6 ]
Научный подход и вопросы исследования
[ редактировать ]Исследования в CIN фокусируются на двойном вопросе: как мозг генерирует свои функции (такие как восприятие , память , эмоции , общение , двигательные навыки ) и как болезни (такие как болезнь Альцгеймера , Паркинсона , БАС и т. д.) нарушают эти функции. [ 7 ]
Исследователи CIN стремятся ответить на эти вопросы, используя интегративный подход, охватывающий несколько уровней наблюдения. Эти уровни варьируются от самого низкого уровня генетической, клеточной и молекулярной основы функций мозга через промежуточные уровни более крупных структур нейронной сети, обеспечивающих обработку информации, вплоть до наблюдения высокого уровня за принципами, управляющими познанием и поведением .
Эти разные уровни наблюдения требуют разных научных методов, что приводит к разным способам применения результатов исследований в медицине и инженерии.
Исследования в CIN грубо разделены на пять исследовательских областей. [ 8 ] Три области исследований определяются общим уровнем наблюдения участвующих в них исследовательских групп: клеточный уровень («Сенсорная и нейрональная основа интегративной функции мозга (Клеточный уровень)»), сетевой уровень («Сенсорная и нейрональная основа интегративной функции мозга (Клеточный уровень)»), сетевой уровень («Сенсорная и нейрональная основа интегративная функция мозга (сетевой уровень)») и когнитивно-поведенческий уровень («Познание и поведение, возникающие из интегративных функций мозга (когнитивный уровень)»). Во всех этих областях используются методы вычислительной нейробиологии, дополняющие биологические и когнитивные исследовательские подходы.
К этим трем добавляются две исследовательские области более всеобъемлющего характера, в которых особое внимание уделяется разработке методов и их воплощению в приложениях. Область исследований «Разработка инструментов для исследования интегративных функций мозга (Advanced Tools)» фокусируется на методах визуализации , а область исследований «Технические приложения, связанные с мозгом, и нейропротезирование (Нейротехнология)» направлена на продвижение инновационных методов реабилитации и протезирования , а также на разработку нейротехнологий на основе по нейробиологическим фундаментальным исследованиям.
Методы
[ редактировать ]Благодаря множеству уровней наблюдения исследователи CIN используют широкий спектр методов. [ 9 ] неинвазивные методы визуализации, такие как электроэнцефалография (ЭЭГ) и магнитоэнцефалография Когда речь идет об исследовании головного мозга человека, очень важны (МЭГ). Измерения, выполненные этими методами, имеют очень высокое временное разрешение, но сравнительно низкое пространственное разрешение. [ 10 ] К счастью, можно установить анатомические ориентиры для этих электрофизиологических методов, когда они сочетаются с функциональной магнитно-резонансной томографией (фМРТ), поскольку фМРТ достигает пространственного разрешения примерно на два порядка выше. Чтобы еще больше улучшить пространственное разрешение МРТ, исследовательские группы CIN исследуют потенциал технологий высокого поля, например, экспериментального МРТ-сканера с напряженностью 9,4 Тесла для сканирования мозга людей-испытуемых и сканера с напряженностью 14,1 Тесла для небольших животных, которые используются в Институт биологической кибернетики Макса Планка под руководством профессора CIN Клауса Шеффлера . [ 11 ] Для неинвазивной молекулярной визуализации исследовательские группы CIN также комбинируют МРТ с позитронно-эмиссионной томографией (ПЭТ).
Более высокое пространственно-временное разрешение в настоящее время доступно только в инвазивных экспериментах, которые обычно требуют исследований на животных . В этих экспериментах мембранные потенциалы, включая потенциалы действия нейронов, измеряются с помощью внеклеточных или внутриклеточных электродов при единичной записи , с помощью многоэлектродных матриц или с использованием техники патч-зажима , которая позволяет измерять мембранные потенциалы в различных частях данного нерва. клетка .
Помимо этих электрофизиологических методов, которые постоянно совершенствуются, в CIN используются многочисленные оптические методы, позволяющие сделать отдельные клетки или кластеры клеток видимыми in vitro или in vivo и наблюдать за их поведением в реальном времени: флуоресцентная микроскопия , особенно с использованием конфокальные или 2-фотонные микроскопы . Самой последней инновацией в оптических методах является локализация белковых молекул в нейрональных компартментах путем сочетания микроскопии сверхвысокого разрешения конкретных молекул с методом маркировки . Микроскопия сверхвысокого разрешения может достигать разрешения ниже предела Аббе обычной световой микроскопии. Этот комбинированный метод используется младшей исследовательской группой CIN для анализа последствий повреждения аксонов , возникшего в ходе воспалительных или нейродегенеративных заболеваний, таких как рассеянный склероз . [ 12 ]
Классические методы, такие как анализ поражений головного мозга, используются для понимания роли определенных нейронных цепей. Кроме того, в CIN используется большое количество экспериментальных методов, таких как неинвазивная транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС), инвазивная электрическая микростимуляция или местные фармакологические манипуляции. Эти методы все больше дополняются инвазивной оптогенетикой , позволяющей активировать и деактивировать отдельные генетически модифицированные нейроны с помощью света определенной длины волны. [ 13 ]
Биологические данные анализируются и обрабатываются с использованием современных статистических методов , теоретических нейробиологических подходов для моделирования нейронных сетей и генерации гипотез, проверяемых в дальнейших экспериментах.
Несколько исследовательских групп в CIN работают рука об руку с гуманитарными науками , в первую очередь с философией , направлением, которое привело к созданию профессорской кафедры нейрофилософии на базе бывшей младшей исследовательской группы по этой теме. [ 14 ]
Местные отношения и партнерство
[ редактировать ]CIN — это межфакультетское учреждение, объединяющее три факультета Тюбингенского университета: факультет естественных наук, медицинский факультет и факультет гуманитарных наук. CIN тесно сотрудничает с несколькими местными партнерами: Институтом биологической кибернетики Макса Планка , с которым CIN создал совместную профессорскую и исследовательскую группу в области магнитно-резонансной томографии высокого поля; Институт Макса Планка интеллектуальных систем ; и HIH и DZNE, вместе с которыми CIN образует нейрокампус Шнарренберга, обеспечивающий эффективное совместное использование ресурсов и средств, а также постоянный научный дискурс. [ 5 ] Общие коллоквиумы, многочисленные неформальные встречи и ежегодные встречи призваны способствовать дальнейшему развитию этого дискурса. О тесном сотрудничестве между этими учреждениями свидетельствуют несколько совместных исследовательских групп по сенсомоторным исследованиям. [ 15 ] и обучение и память . [ 16 ]
CIN также тесно сотрудничает с Институтом естественных и медицинских наук Тюбингенского университета (NMI), с Тюбингенским филиалом Немецкого центра исследований диабета (DZD) , а также со Штутгартским имени Фраунгофера институтом машиностроения и машиностроения . Автоматизация (Фраунгофера ИПА). [ 17 ] В 2010 году многие члены CIN приняли участие в успешной заявке на создание Тюбингенского центра вычислительной нейронауки имени Бернштейна (BCCN), работу которой координировал профессор CIN Маттиас Бетге и поддерживал (2010–2015) Федеральное министерство образования и науки Германии. Исследования в рамках инициативы Бернштейна. [ 18 ]
Поддержка начинающих исследователей
[ редактировать ]CIN поддерживает молодых людей, занимающихся исследованиями на разных уровнях своей карьеры. Образованием и обучением магистрантов и докторантов занимается Международный центр последипломной подготовки нейробиологов (GTC). GTC включает в себя три аспирантуры с разными областями специализации. [ 19 ] Созданный на базе Международной исследовательской школы нейронных и поведенческих наук Макса Планка (IMPRS), основанной в 1999 году, одновременно с созданием CIN институт был расширен до трех аспирантур. Полученный в результате GTC обеспечивает общую структурную основу и координацию исследований в области нейробиологии в Тюбингенском университете. Добавлены две аспирантуры — школа клеточной и молекулярной нейронауки и школа нейронной обработки информации. Эти школы отличаются от школ первой аспирантуры, ориентированных на поведение и системы, тем, что уделяют особое внимание клеточному и молекулярному уровню и теоретической нейробиологии соответственно.
Все три аспирантуры преподают на английском языке. Более 50% студентов приезжают из-за границы. Кандидаты отбираются на основе многоступенчатой процедуры отбора. В настоящее время ок. 85 студентов стремятся получить степень магистра наук, а ок. 250 человек стремятся стать докторами наук. [ 19 ]
Ротация лабораторий гарантирует, что студенты GTC на раннем этапе знакомятся с самостоятельной работой над научными проектами. У студентов GTC есть много возможностей взять на себя ответственность; например, они могут пригласить приглашенных докладчиков и организовать ежегодную конференцию для молодых нейробиологов («NeNa-Konferenz»). [ 20 ]
Для ученых, продвигающихся по карьерной лестнице, CIN разработал концепцию непрерывного стажа работы . Это позволяет перспективным младшим научным сотрудникам возглавить исследовательскую группу после постдокторантуры и ответственно руководить всей ее деятельностью. CIN Руководители младших исследовательских групп получают поддержку и наставничество со стороны консультативного совета . Через четыре года руководители младших научных групп проходят конкурсную оценку по многочисленным показателям научных достижений (публикации, полученное стороннее финансирование и т. д.). Внешние отзывы отмечают уровень успешности оценки и являются фактором, определяющим, получит ли кандидат должность профессора. [ 21 ]
Когда был основан CIN, была также создана Лаборатория нейробиологии средней школы. [ 22 ] Лаборатория средней школы — это место для обучения вне школы, но она предназначена для старшеклассников, чтобы заинтересовать их работой исследователя и вопросами нейробиологических исследований. Обращенные к нам учащиеся чаще всего учатся в последних классах средней школы (10–13 классы), но часто приходят из средних или даже начальных школ. Лабораторию средней школы посещают очень стабильно (около 2000 в год). Он предлагает однодневные практические лабораторные курсы с разнообразными экспериментальными заданиями. [ 23 ] Здесь также проводится недельная летняя академия, рассчитанная на ок. 20 студентов ежегодно, в ходе которых участники работают над проектами, посещают местные научно-исследовательские институты и слушают научные доклады. Также предлагается повышение квалификации учителей, которое ежегодно собирает до 200 участников. Лабораторию средней школы с момента ее создания возглавляет профессор Уве Ильг.
Помимо CIN, несколько фондов, таких как фонд Херти, фонд Роберта Боша и фонд Клауса Чиры , поддержали Лабораторию нейробиологии средней школы. В 2014 году было основано общество друзей. Лаборатория средней школы неоднократно привлекала внимание местных СМИ. В 2010 году он был отмечен как «Ausgewählter Ort» (выбранное место) в рамках инициативы «Deutschland – Land der Ideen» («Германия – Земля идей»). [ 23 ]
Научно-консультативный совет
[ редактировать ]Устав CIN требует наличия внешнего научно-консультативного совета для надзора и консультирования работы CIN. [ 24 ] Членами совета являются всемирно известные исследователи, сфера интересов которых лежит в одной или нескольких областях исследований CIN. Членов правления созывает президент Тюбингенского университета. Научно-консультативный совет посещает Тюбинген не реже одного раза в год, чтобы получить отчет о научных и структурных разработках в CIN, оценить работу и роль руководителей младших исследовательских групп, а также дать рекомендации. Затем совет обсуждает события прошлого года и готовит отчет президенту университета.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Центр интегративной нейронауки Вернера Райхардта (CIN)
- Университет Эберхарда Карлса в Тюбингене
- Обзорная статья о CIN в газете Frankfurter Allgemeine Zeitung, 31 мая 2017 г.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Запись DFG Gepris для CIN» .
- ^ «Пресс-релиз Министерства науки, исследований и искусства Баден-Вюртемберга, 8 августа 2008 г.» (на немецком языке) . Проверено 4 августа 2017 г.
- ^ Отчет для DFG «Создание CIN. Отчет за 2008-2010 гг.», декабрь 2010 г., с. 22.
- ^ «www.uni-tuebingen.de/en/excellence-initiative.html» .
- ^ Jump up to: а б «www.gesundheitsindustrie-bw.de/de/fachteil/pm/neubau-fuer-exzellenzcluster-cin/» (на немецком языке) . Проверено 4 августа 2017 г.
- ^ «Запись DFG Gepris на CIN» .
- ^ «www.tuebingenresearchcampus.com/research-in-tuebingen/excellence-initiative/» .
- ^ «www.cin.uni-tuebingen.de/research/research-areas.html» .
- ^ «www.cin.uni-tuebingen.de/mission-methods/methods.html» .
- ^ Сигел, Маркус; Доннер, Тобиас Х.; Энгель, Андреас К. (2012). «Спектральные отпечатки крупномасштабных нейрональных взаимодействий» . Обзоры природы Неврология . 13 (2): 121–134. дои : 10.1038/nrn3137 . ПМИД 22233726 .
- ^ "www.kyb.tuebingen.mpg.de/research/dep/ks.html" .
- ^ «пресс-релиз Тюбингенского университета» .
- ^ «www.gesundheitsindustrie-bw.de/en/article/news/distant-goal-retina-generation/» (на немецком языке) . Проверено 4 августа 2017 г.
- ↑ Йоахим Мюллер-Юнг, «Систематически исследуемая сеть», Frankfurter Allgemeine Zeitung, 31 мая 2017 г.
- ^ «www.cin.uni-tuebingen.de/research/giese/» .
- ^ «www.cin.uni-tuebingen.de/research/ehrlich/» .
- ^ «www.cin.uni-tuebingen.de/about-cin/our-partners/regional-national-partners.html» .
- ^ «www.bccn-tuebingen.de/about-bccn/press/release/foundation-of-bernstein-center-for-computational-neuroscience-tuebingen-29.html» .
- ^ Jump up to: а б "www.neuroschool-tuebingen.de/" .
- ^ «Сайт конференции NeNa» .
- ^ "www.cin.uni-tuebingen.de/about-cin/background/the-cin-in-a-nutshell.html#c1573" .
- ^ «www.neuroschool-tuebingen-schuelerlabor.de» (на немецком языке) . Проверено 4 августа 2017 г.
- ^ Jump up to: а б «www.neuroschool-tuebingen-schuelerlabor.de/index.php?id=189» (на немецком языке) . Проверено 4 августа 2017 г.
- ^ «www.cin.uni-tuebingen.de/about-cin/structure/external-advisory-board.html» .