Haber Tıp Fakültesi nörobiyoloğu Michael Greenberg, beyin plastisitesi: organın zaman içinde değişme, uyum sağlama ve öğrenme yeteneği üzerine ömür boyu süren araştırması nedeniyle 2023 Beyin Ödülü’nü kazandı.
HMS’deki Blavatnik Enstitüsü’nde Nörobiyoloji Profesörü olan Nathan Marsh Pusey Greenberg, ödülü Cambridge Üniversitesi’nde gelişimsel nörobilim profesörü Christine Holt ve Max Planck Beyin Araştırmaları Enstitüsü müdürü Erin Schuman ile paylaşıyor.
Üç bilim adamı toplu olarak, beynin uyum sağlarken, öğrenirken ve hatta yaralanmadan kurtulurken dış uyaranlara yanıt olarak kendini yeniden yapılandırmasını sağlayan hücresel ve moleküler mekanizmaları açığa çıkarmada önemli ilerlemeler kaydetti.
Beyin araştırmaları için dünyanın en önemli ödülü olarak kabul edilen Beyin Ödülü, üç alıcı tarafından paylaşılacak yaklaşık 1,3 milyon Euro’yu içeriyor. Ödül, Danimarka Lundbeck Vakfı tarafından her yıl beyin araştırmalarında son derece orijinal ve etkili keşifler yapan araştırmacılara veriliyor.
Greenberg’in araştırması, beynin, proteinleri beyin plastisitesi için gerekli kılan genlerin aktivitesini modüle etmek için dış dünyadan gelen sinyallere nasıl tepki verdiğini anlamaya odaklanıyor. Greenberg, kariyeri boyunca, ilgili çeşitli genlerin, proteinlerin ve moleküllerin kimliklerini, rollerini ve ilişkilerini açıklayarak bu sürecin ayrıntılarını araştırdı.
HMS’de nörobiyoloji başkanı David Ginty, “Duyusal deneyimlerimizin beynin yapısını ve işlevini şekillendirmesi, 20. yüzyılda nörobilim alanındaki en önemli keşiflerden biridir” dedi. “Mike’ın 21. yüzyıla kadar uzanan çalışması, beyin işlevinin bu temel özelliğinin moleküler, hücresel ve devre düzeyinde nasıl elde edildiğini açıkladı.”
Beynin plastisitesi veya beynin yaşam boyunca yeni bilgilere yanıt olarak kendini yeniden yapılandırma yeteneği, beynin ayırt edici özelliğidir; organın onlarca yıl boyunca işlev görme ve hasardan sonra işlevi geri kazanma veya yeniden kazanma yeteneğinin merkezinde yer alır.
Bu başarıyı elde etmek için, beyin sürekli olarak yeni nöral devreler yaratmalı ve çevreden gelen bilgilerle karşılaştıkça mevcut devreleri değiştirmelidir. Bu son derece karmaşık ve dinamik süreç, beynin sinyal yollarında iletişim kuran ve öğrenme ile hafızanın hücresel temelini oluşturan çok sayıda molekülü dikkatli bir şekilde düzenlemesini gerektirir.
Greenberg, kariyeri boyunca genlerin bu süreçteki rolünü – beyin gelişimini desteklemek ve beynin zaman içinde uyarlanabilir veya esnek kalmasını sağlamak için yaşam deneyimleri ve dış sinyallerle birlikte nasıl çalıştıklarını – araştırdı.
“Mike’ın zarif araştırması, bilimsel ilerleme için en önemli yakıt olarak temel keşfin gücünü vurguluyor. HMS Dean George Q. Daley, “Şimdi bu harika ödülü de içeren etkileyici başarıları, araştırmacıların meraklarını ve bilimsel tutkularını tereddütsüz bir şekilde takip ettiklerinde ne kadar çok şeyin mümkün olduğunu gösteriyor” dedi.
İçgörülerin birleşmesi
Greenberg ve ortak alıcılar Holt ve Schuman, beyin plastisitesi bağlamında protein üretiminin farklı yönlerini inceliyorlar.
Holt’un araştırması, beyindeki nöral bağlantıların zaman içinde nasıl oluştuğunu ve korunduğunu anlamak için omurgalı görsel sistemine – özellikle gözden beyne uzanan nöronlara – odaklanır. Görme için gerekli olan koni hücrelerinin büyümesine rehberlik etmek için proteinlerin yerel olarak yapılması ve parçalanması gerektiğini göstermiştir. Aksonları – nöronlardan aşağıya bilgi ileten uzun lifleri – korumak için sürekli olarak yerel olarak üretilen proteinler de gereklidir. Holt’un çalışması, nöral bağlantıların nasıl kurulduğuna ve aksonların yaşam boyunca nasıl sürdürüldüğüne ışık tutuyor.
Schuman, sinapslara uzanan aksonlar ve dallanan dendritler dahil olmak üzere hücre gövdesinden uzaktaki nöron yapılarında proteinlerin nasıl yapıldığını ve parçalandığını kontrol eden süreçlerle ilgileniyor. Nöronların aksonlarda ve dendritlerde lokalize hücresel makinelere – yani ribozomlar ve proteazomlara – sahip olduğunu göstermiştir. Ayrıca dendritlerde yapılan proteinlerin sinaptik plastisite için gerekli olduğunu saptadı ve ilgili mRNA ve ribozomların moleküler ayrıntılarını ortaya çıkardı. Laboratuvarı, nöronlarda ve diğer hücrelerde yeni yapılan proteinleri etiketlemek, saflaştırmak, tanımlamak ve görselleştirmek için yeni araçlar geliştirdi.
Profesör Richard Morris, “2023 Beyin Ödülü kazananları birlikte, yeni proteinlerin sentezinin farklı nöronal bölmelerde nasıl tetiklendiğini göstererek çığır açan keşifler yaptılar, böylece beyin gelişimi ve plastisitesine bir ömür boyu davranışlarımızı etkileyecek şekillerde rehberlik ettiler” dedi. Edinburgh Üniversitesi’nde nörobilim ve seçim komitesi başkanı.
Proteinler ve plastisite
New York Üniversitesi Tıp Fakültesi’nde biyokimya ve nöral bilim profesörü olan Edward Ziff’in laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı olarak Greenberg, dışarıdan uyarıldığında bir memeli hücresinde meydana gelen genetik değişiklikleri incelemeye başladı. Uyarıdan birkaç dakika sonra, hücrenin adı verilen bir geni ifade etmeye başladığını keşfetti. c-fosbu da ilişkili Fos proteininin üretimini artırır.
Bunun bir dönüm noktası keşfi olduğu ortaya çıktı.
Edinburgh Üniversitesi’nde moleküler sinirbilim profesörü olan Emily Osterweil, çalışmayla ilgili bir yorumunda, “Gen ifadesi değişikliklerinin bu kadar hızlı bir zaman ölçeğinde tetiklenebileceği fikri, sinirbilim için yeni bir çağ başlatan bir paradigma kaymasıydı” diye yazmıştı. üç kazanandan.
Greenberg, bu araştırma hattını HMS’de yardımcı doçent olarak sürdürdü. Özellikle, nörotransmiterler – bir nörondan diğerine akan kimyasal haberciler – ve genlerin aktivitesindeki değişiklikler arasında bir bağlantı kurdu. Nörotransmitterlerin salınmasıyla başlayan ve mesajı alan nöronda kalsiyumda bir artışa yol açan bir sinyal zincirini tanımladı. Bu kalsiyum akışı, nöronun aktive olmasını sağlar. c-fos ve sırayla aşağı akış sinyalini başlatan proteinleri yapan diğer genler.
Greenberg, nörotransmiterlerin genleri aktive etmek ve ilgili spesifik proteinleri tanımlamak için kullandıkları sinyal yollarını daha eksiksiz bir şekilde tanımlamaya devam etti. Diğer laboratuvarların çalışmaları, bu proteinlerden biri olan CREB’nin uzun süreli belleğin önemli bir aracısı olduğunu öne sürüyor. Greenberg’in çalışmasına dayanan bilim adamları, farklı davranışlar sırasında beyinde Fos üretimini tetikleyen yüzlerce uyaran belirlediler, böylece proteinin her yerde bulunabileceğini ve beyin işlevi için önemini gösterdiler.
Greenberg şimdi, bu gen ürünlerinin nasıl etkileşime girdiği de dahil olmak üzere, nöral aktivite tarafından kontrol edilen genlerin ürünlerini daha fazla karakterize etmek için çalışıyor. Örneğin, Fos’un, uyaranlara yanıt olarak nöronlardaki açma-kapama sinyallerini modüle ederek belirli genlerin ifadesini düzenlemek için başka bir protein olan NPAS4 ile birlikte çalıştığını öğrendi. Bulguları, uzun süreli beyin plastisitesi için ilişkisel öğrenme ve uzamsal navigasyonun altında yatan yeni bir olası mekanizma sunuyor. Ayrıca Fos’un, otizm gibi nörogelişimsel bozukluklarda rol oynayan BAF adı verilen bir protein kompleksi ile birlikte hücrelerin içindeki genetik materyalin yeniden şekillenmesinde rol oynadığını tespit etti.
Greenberg’in çabaları, aktivite ile ilgili genlerin, nöronların bağlandığı ve iletişim kurduğu küçük boşluklar olan sinapsların olgunlaşmasını, budanmasını ve stabilitesini kontrol ettiği mekanizmalar hakkında fikir verdi. Greenberg, üzerinde çalıştığı gen transkripsiyon programlarını, bağlama bağlı anıların oluşumu ve gelişim sırasında görsel sistemin esnekliği dahil olmak üzere, deneyime bağlı beyin olgunlaşması ve plastisitesinin temel yönleriyle ilişkilendirmiştir. Çalışmaları, nöral plastisite mekanizmalarının bozulduğu bozuklukların kökenlerine ışık tutuyor.
Greenberg’in araştırması önemli teknik gelişmeler de sağladı. Fos indüksiyonunu keşfi, araştırmacılara, davranışa aracılık eden nöronları ve nöral devreleri tanımlamak için artık yaygın olarak kullanılan bir araç sağladı. Keşifleri aynı zamanda sinir devrelerindeki işlevlerini değerlendirmek için bu nöronları yakalamanın yenilikçi yollarına ve öğrenme, hafıza ve davranışa aracılık eden moleküller ve mekanizmalar hakkında ayrıntılı gözlemler yapmak için yeni stratejilere yol açtı.
“Benim için bu, duyusal deneyimlerimizin beyin olgunlaşmasını ve uzun süreli belleğin altında yatan plastisiteyi düzenlemek için nöronal genomu nasıl etkilediğini ve bu süreçlerin sinir bozukluklarında nasıl ters gittiğini anlamayı amaçlayan 40 yıllık bir maceranın doruk noktası. sistem,” dedi Greenberg.
Greenberg, Wesleyan Üniversitesi’nden kimya alanında lisans derecesi aldı ve Rockefeller Üniversitesi’nde doktorasını tamamladı. NYU’daki doktora sonrası araştırmasının ardından HMS’de Mikrobiyoloji ve Moleküler Genetik Bölümü’nde yardımcı doçent ve daha sonra Boston Çocuk Hastanesi’nde FM Kirby Nörobiyoloji Merkezi’nin direktörü oldu. 2008 yılında HMS’de nörobiyoloji başkanı oldu ve bu görevi 14 yıl sürdürdü.
Greenberg, Amerikan Sanat ve Bilim Akademisi, Ulusal Bilimler Akademisi ve Ulusal Tıp Akademisi üyesidir. Nörobilimdeki teknolojik ilerlemeler için bir McKnight ödülü, Nörobilimde 2015 Gruber Ödülü, Nörobilimde 2019 Ralph W. Gerard Ödülü ve Nörobilimde 2022 Edward M. Scolnick Ödülü de dahil olmak üzere çok sayıda başka ödül aldı.
Lundbeck Vakfı, 2011’den beri her yıl Beyin Ödülü’nü vermektedir. Kazananlar, çeşitli sinirbilim disiplinlerinde uzmanlığa sahip, dünyanın dört bir yanından önde gelen dokuz sinirbilimciden oluşan bir komite tarafından seçilmektedir.
HMS’deki Blavatnik Enstitüsü’nde Nörobiyoloji Profesörü olan Nathan Marsh Pusey Greenberg, ödülü Cambridge Üniversitesi’nde gelişimsel nörobilim profesörü Christine Holt ve Max Planck Beyin Araştırmaları Enstitüsü müdürü Erin Schuman ile paylaşıyor.
Üç bilim adamı toplu olarak, beynin uyum sağlarken, öğrenirken ve hatta yaralanmadan kurtulurken dış uyaranlara yanıt olarak kendini yeniden yapılandırmasını sağlayan hücresel ve moleküler mekanizmaları açığa çıkarmada önemli ilerlemeler kaydetti.
Beyin araştırmaları için dünyanın en önemli ödülü olarak kabul edilen Beyin Ödülü, üç alıcı tarafından paylaşılacak yaklaşık 1,3 milyon Euro’yu içeriyor. Ödül, Danimarka Lundbeck Vakfı tarafından her yıl beyin araştırmalarında son derece orijinal ve etkili keşifler yapan araştırmacılara veriliyor.
Greenberg’in araştırması, beynin, proteinleri beyin plastisitesi için gerekli kılan genlerin aktivitesini modüle etmek için dış dünyadan gelen sinyallere nasıl tepki verdiğini anlamaya odaklanıyor. Greenberg, kariyeri boyunca, ilgili çeşitli genlerin, proteinlerin ve moleküllerin kimliklerini, rollerini ve ilişkilerini açıklayarak bu sürecin ayrıntılarını araştırdı.
HMS’de nörobiyoloji başkanı David Ginty, “Duyusal deneyimlerimizin beynin yapısını ve işlevini şekillendirmesi, 20. yüzyılda nörobilim alanındaki en önemli keşiflerden biridir” dedi. “Mike’ın 21. yüzyıla kadar uzanan çalışması, beyin işlevinin bu temel özelliğinin moleküler, hücresel ve devre düzeyinde nasıl elde edildiğini açıkladı.”
Beynin plastisitesi veya beynin yaşam boyunca yeni bilgilere yanıt olarak kendini yeniden yapılandırma yeteneği, beynin ayırt edici özelliğidir; organın onlarca yıl boyunca işlev görme ve hasardan sonra işlevi geri kazanma veya yeniden kazanma yeteneğinin merkezinde yer alır.
Bu başarıyı elde etmek için, beyin sürekli olarak yeni nöral devreler yaratmalı ve çevreden gelen bilgilerle karşılaştıkça mevcut devreleri değiştirmelidir. Bu son derece karmaşık ve dinamik süreç, beynin sinyal yollarında iletişim kuran ve öğrenme ile hafızanın hücresel temelini oluşturan çok sayıda molekülü dikkatli bir şekilde düzenlemesini gerektirir.
Greenberg, kariyeri boyunca genlerin bu süreçteki rolünü – beyin gelişimini desteklemek ve beynin zaman içinde uyarlanabilir veya esnek kalmasını sağlamak için yaşam deneyimleri ve dış sinyallerle birlikte nasıl çalıştıklarını – araştırdı.
“Mike’ın zarif araştırması, bilimsel ilerleme için en önemli yakıt olarak temel keşfin gücünü vurguluyor. HMS Dean George Q. Daley, “Şimdi bu harika ödülü de içeren etkileyici başarıları, araştırmacıların meraklarını ve bilimsel tutkularını tereddütsüz bir şekilde takip ettiklerinde ne kadar çok şeyin mümkün olduğunu gösteriyor” dedi.
İçgörülerin birleşmesi
Greenberg ve ortak alıcılar Holt ve Schuman, beyin plastisitesi bağlamında protein üretiminin farklı yönlerini inceliyorlar.
Holt’un araştırması, beyindeki nöral bağlantıların zaman içinde nasıl oluştuğunu ve korunduğunu anlamak için omurgalı görsel sistemine – özellikle gözden beyne uzanan nöronlara – odaklanır. Görme için gerekli olan koni hücrelerinin büyümesine rehberlik etmek için proteinlerin yerel olarak yapılması ve parçalanması gerektiğini göstermiştir. Aksonları – nöronlardan aşağıya bilgi ileten uzun lifleri – korumak için sürekli olarak yerel olarak üretilen proteinler de gereklidir. Holt’un çalışması, nöral bağlantıların nasıl kurulduğuna ve aksonların yaşam boyunca nasıl sürdürüldüğüne ışık tutuyor.
Schuman, sinapslara uzanan aksonlar ve dallanan dendritler dahil olmak üzere hücre gövdesinden uzaktaki nöron yapılarında proteinlerin nasıl yapıldığını ve parçalandığını kontrol eden süreçlerle ilgileniyor. Nöronların aksonlarda ve dendritlerde lokalize hücresel makinelere – yani ribozomlar ve proteazomlara – sahip olduğunu göstermiştir. Ayrıca dendritlerde yapılan proteinlerin sinaptik plastisite için gerekli olduğunu saptadı ve ilgili mRNA ve ribozomların moleküler ayrıntılarını ortaya çıkardı. Laboratuvarı, nöronlarda ve diğer hücrelerde yeni yapılan proteinleri etiketlemek, saflaştırmak, tanımlamak ve görselleştirmek için yeni araçlar geliştirdi.
Profesör Richard Morris, “2023 Beyin Ödülü kazananları birlikte, yeni proteinlerin sentezinin farklı nöronal bölmelerde nasıl tetiklendiğini göstererek çığır açan keşifler yaptılar, böylece beyin gelişimi ve plastisitesine bir ömür boyu davranışlarımızı etkileyecek şekillerde rehberlik ettiler” dedi. Edinburgh Üniversitesi’nde nörobilim ve seçim komitesi başkanı.
Proteinler ve plastisite
New York Üniversitesi Tıp Fakültesi’nde biyokimya ve nöral bilim profesörü olan Edward Ziff’in laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı olarak Greenberg, dışarıdan uyarıldığında bir memeli hücresinde meydana gelen genetik değişiklikleri incelemeye başladı. Uyarıdan birkaç dakika sonra, hücrenin adı verilen bir geni ifade etmeye başladığını keşfetti. c-fosbu da ilişkili Fos proteininin üretimini artırır.
Bunun bir dönüm noktası keşfi olduğu ortaya çıktı.
Edinburgh Üniversitesi’nde moleküler sinirbilim profesörü olan Emily Osterweil, çalışmayla ilgili bir yorumunda, “Gen ifadesi değişikliklerinin bu kadar hızlı bir zaman ölçeğinde tetiklenebileceği fikri, sinirbilim için yeni bir çağ başlatan bir paradigma kaymasıydı” diye yazmıştı. üç kazanandan.
Greenberg, bu araştırma hattını HMS’de yardımcı doçent olarak sürdürdü. Özellikle, nörotransmiterler – bir nörondan diğerine akan kimyasal haberciler – ve genlerin aktivitesindeki değişiklikler arasında bir bağlantı kurdu. Nörotransmitterlerin salınmasıyla başlayan ve mesajı alan nöronda kalsiyumda bir artışa yol açan bir sinyal zincirini tanımladı. Bu kalsiyum akışı, nöronun aktive olmasını sağlar. c-fos ve sırayla aşağı akış sinyalini başlatan proteinleri yapan diğer genler.
Greenberg, nörotransmiterlerin genleri aktive etmek ve ilgili spesifik proteinleri tanımlamak için kullandıkları sinyal yollarını daha eksiksiz bir şekilde tanımlamaya devam etti. Diğer laboratuvarların çalışmaları, bu proteinlerden biri olan CREB’nin uzun süreli belleğin önemli bir aracısı olduğunu öne sürüyor. Greenberg’in çalışmasına dayanan bilim adamları, farklı davranışlar sırasında beyinde Fos üretimini tetikleyen yüzlerce uyaran belirlediler, böylece proteinin her yerde bulunabileceğini ve beyin işlevi için önemini gösterdiler.
Greenberg şimdi, bu gen ürünlerinin nasıl etkileşime girdiği de dahil olmak üzere, nöral aktivite tarafından kontrol edilen genlerin ürünlerini daha fazla karakterize etmek için çalışıyor. Örneğin, Fos’un, uyaranlara yanıt olarak nöronlardaki açma-kapama sinyallerini modüle ederek belirli genlerin ifadesini düzenlemek için başka bir protein olan NPAS4 ile birlikte çalıştığını öğrendi. Bulguları, uzun süreli beyin plastisitesi için ilişkisel öğrenme ve uzamsal navigasyonun altında yatan yeni bir olası mekanizma sunuyor. Ayrıca Fos’un, otizm gibi nörogelişimsel bozukluklarda rol oynayan BAF adı verilen bir protein kompleksi ile birlikte hücrelerin içindeki genetik materyalin yeniden şekillenmesinde rol oynadığını tespit etti.
Greenberg’in çabaları, aktivite ile ilgili genlerin, nöronların bağlandığı ve iletişim kurduğu küçük boşluklar olan sinapsların olgunlaşmasını, budanmasını ve stabilitesini kontrol ettiği mekanizmalar hakkında fikir verdi. Greenberg, üzerinde çalıştığı gen transkripsiyon programlarını, bağlama bağlı anıların oluşumu ve gelişim sırasında görsel sistemin esnekliği dahil olmak üzere, deneyime bağlı beyin olgunlaşması ve plastisitesinin temel yönleriyle ilişkilendirmiştir. Çalışmaları, nöral plastisite mekanizmalarının bozulduğu bozuklukların kökenlerine ışık tutuyor.
Greenberg’in araştırması önemli teknik gelişmeler de sağladı. Fos indüksiyonunu keşfi, araştırmacılara, davranışa aracılık eden nöronları ve nöral devreleri tanımlamak için artık yaygın olarak kullanılan bir araç sağladı. Keşifleri aynı zamanda sinir devrelerindeki işlevlerini değerlendirmek için bu nöronları yakalamanın yenilikçi yollarına ve öğrenme, hafıza ve davranışa aracılık eden moleküller ve mekanizmalar hakkında ayrıntılı gözlemler yapmak için yeni stratejilere yol açtı.
“Benim için bu, duyusal deneyimlerimizin beyin olgunlaşmasını ve uzun süreli belleğin altında yatan plastisiteyi düzenlemek için nöronal genomu nasıl etkilediğini ve bu süreçlerin sinir bozukluklarında nasıl ters gittiğini anlamayı amaçlayan 40 yıllık bir maceranın doruk noktası. sistem,” dedi Greenberg.
Greenberg, Wesleyan Üniversitesi’nden kimya alanında lisans derecesi aldı ve Rockefeller Üniversitesi’nde doktorasını tamamladı. NYU’daki doktora sonrası araştırmasının ardından HMS’de Mikrobiyoloji ve Moleküler Genetik Bölümü’nde yardımcı doçent ve daha sonra Boston Çocuk Hastanesi’nde FM Kirby Nörobiyoloji Merkezi’nin direktörü oldu. 2008 yılında HMS’de nörobiyoloji başkanı oldu ve bu görevi 14 yıl sürdürdü.
Greenberg, Amerikan Sanat ve Bilim Akademisi, Ulusal Bilimler Akademisi ve Ulusal Tıp Akademisi üyesidir. Nörobilimdeki teknolojik ilerlemeler için bir McKnight ödülü, Nörobilimde 2015 Gruber Ödülü, Nörobilimde 2019 Ralph W. Gerard Ödülü ve Nörobilimde 2022 Edward M. Scolnick Ödülü de dahil olmak üzere çok sayıda başka ödül aldı.
Lundbeck Vakfı, 2011’den beri her yıl Beyin Ödülü’nü vermektedir. Kazananlar, çeşitli sinirbilim disiplinlerinde uzmanlığa sahip, dünyanın dört bir yanından önde gelen dokuz sinirbilimciden oluşan bir komite tarafından seçilmektedir.