弗吉尼亚理工大学教授专注于未被充分开发的脑细胞

弗吉尼亚理工大学教授专注于未被充分开发的脑细胞,以更好地了解神经系统疾病。

美国脑基金会认识到全世界每 6 人中就有 1 人受到脑部疾病或神经系统疾病的影响,从阿尔茨海默病到癫痫、中风、创伤性脑损伤、多发性硬化症、脑瘫等。

大量患有这些疾病一种或多种情况的人也带来了巨大的成本负担 -每年约7600亿美元仅在美国。

于国强,教授布拉德利电气与计算机工程系,和他的研究团队弗吉尼亚理工大学已获得 343 万美元的奖金美国国立卫生研究院(美国国立卫生研究院)探索新的治疗方法,以促进愈合并减轻一些经济负担。

为此,Yu和他的团队将构建计算工具和模型,以更好地了解星形胶质细胞在大脑中的功能作用。到目前为止,大多数脑部疾病和紊乱的研究和治疗主要集中在神经元上,但这些研究结果并没有为患者带来多少缓解。

星形胶质细胞是大脑中最丰富的神经胶质细胞。神经胶质细胞将神经细胞固定在适当的位置,并帮助它们以应有的方式运作。星形胶质细胞的数量明显超过人脑中的神经元。长期以来,星形胶质细胞一直被认为是一种被动细胞,它越来越被认为是一种重要的参与者,在神经回路和行为(如决策、记忆和学习)中具有积极的调节作用。

专门从事生物信息学和神经信息学领域的Yu希望通过将他的研究重点放在星形胶质细胞上,可以开发并用于新的和更有效的治疗方法来挽救生命。

“星形胶质细胞几乎参与大脑功能的所有方面,因此预计我们正在创造的拟议工具将产生非常广泛的影响,”Yu说。“我们预计这项研究将为基础机理研究的应用创造机会,如突触发生,神经免疫学,髓鞘形成和血脑屏障。我们还期望应用于各种疾病,如阿尔茨海默病,自闭症,癫痫和帕金森病。

希望对大脑中星形胶质细胞的更深入了解将有助于推进新药和其他治疗方法的开发。此外,该团队的工作将集中在大脑的复杂信号系统,或信息从一个区域传输到另一个区域的方式。由于这一过程也发生在其他器官中,因此为星形胶质细胞开发的工具可以广泛应用于影响身体其他部位的医疗条件。

Yu将专注于该项目的机器学习方面以及生物影像分析,算法和软件开发。作为一名屡获殊荣的研究人员,他在生物学知识方面拥有良好的记录。他曾在以下机构接受博士后培训:斯坦福大学医学院并已出版了几篇以生物医学为重点的论文。他的希望是利用这些专业知识来改善许多人的生活。

“作为一名工程师,我一直对解决具有挑战性和复杂的问题感兴趣。生物技术的最新进展产生了需求,并为发明新的和复杂的计算方法提供了机会,“Yu说。“了解大脑如何工作和功能障碍仍然是一项艰巨的任务。我们希望我们在机器学习和数学建模方面的专业知识能够为解决这个终极科学之谜做出贡献,并进一步解决社会中不断增加的心理健康问题。

这个为期五年的项目包括一个80万美元的分包合同加州大学戴维斯分校(加州大学戴维斯分校).林田,教授兼副会长生物化学与分子医学系在加州大学戴维斯分校,担任该项目的共同研究员。该团队正在与Tian合作建立一种成像和分析方案,该协议根据Tian从她自己的先前研究中收集的初步数据,检查干细胞衍生的大脑模型中的星形胶质细胞钙。

加州大学戴维斯分校的团队还将通过开发色移传感器来实现该项目的总体目标。这些传感器将允许研究人员一次分析和研究多个图像。一次查看多个图像将使研究小组能够了解星形胶质细胞与其他细胞(如神经元,少突胶质细胞和小胶质细胞)之间的相互作用。

Yu的团队还与Misha Ahrens密切合作霍华德休斯医学研究所珍妮莉亚研究园区。Ahrens是大脑成像领域的领先专家,以使用斑马鱼作为模式生物进行大脑和行为研究而闻名。Ahrens为研究小组提供了关于星形胶质细胞及其在决策中的作用的宝贵初步数据。

Yu说,其他大学的分包和研究贡献对项目的整体成功至关重要。

“我们在一个跨学科领域工作。与同行机构的其他研究人员合作,我们可以实现我们任何人都无法单独实现的目标,“Yu说。“新的想法往往可以从互动中得到启发。非常重要的是,可以通过协作检查不同的角度,以便看到更完整的图像。

王悦“约瑟夫”,格兰特·A·多夫教授弗吉尼亚理工大学工程学院该项目的联合首席研究员,负责应用系统理论来理解星形胶质细胞的钙信号传导。

Wang之前曾参与过帕金森病和精神障碍的分子分析,他对这项工作可能对全球近10亿患有神经系统疾病的人产生的影响持乐观态度。

“该项目的发现将为星形胶质细胞在神经回路和行为中的主动功能作用提供新的见解,这可能有助于改善理解和干预,”Wang说。

为该项目提供资金的NIH研究项目资助计划(R01)是该组织使用的原始和历史上最古老的赠款。它要求调查人员根据他们的兴趣和能力完成一个项目,同时坚持NIH的使命.该使命是“寻求有关生命系统的性质和行为的基本知识,以及应用这些知识来增强健康,延长寿命,减少疾病和残疾。

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