완전한 신경 입력 측정

뉴런이 입력을 통합하고 이에 반응하는 방식을 측정하는 것은 인간과 동물의 인상적이고 복잡한 행동을 이해하는 데 중요합니다. 그러나 어떤 동물에서도 신경 입출력 기능(IOF)의 완전한 측정이 이루어지지 않았습니다. 모델 시스템 C. elegans에서 IOF의 전체 측정을 ​​수행하면 중요한 방법을 개선하고 신경과학 전반에 일반화되는 원리를 발견할 수 있습니다.

시스템 신경과학은 동물의 인상적인 행동을 가능하게 하는 뇌 뉴런의 복잡한 상호작용을 이해하는 것을 목표로 합니다. 이러한 이해의 중요한 구성 요소는 뉴런의 입력-출력 기능(IOF)입니다. 이는 뉴런이 입력을 통합하고 이에 반응하는 방식을 특성화합니다. 그러나 그 중요성에도 불구하고 모든 동물의 IOF에 대한 완전한 측정이 이루어지지 않아 뇌 기능에 대한 이해에 심각한 맹점을 초래합니다. IOF의 일부가 다양한 실험을 통해 측정되었지만 이러한 노력은 주어진 뉴런에 대한 입력의 좁은 하위 집합만을 제어하여 실제 IOF의 작은 부분만을 제공합니다. 게다가 뉴런의 출력은 입력의 복잡한 비선형 함수이므로 문제가 더욱 복잡해집니다. 뇌의 계산과 기능을 진정으로 이해하려면 IOF의 상세한 기능이 필요합니다. 이를 위해서는 모든 입력을 제어하고 IOF를 형성하는 요소를 관찰해야 합니다. 단일 동물 모델에서 이를 추구하면 신경과학 전반에 걸쳐 대규모 혁신을 촉진할 수 있는 새로운 방법, 도구 및 과학적 원리가 밝혀질 것입니다.

이 프로젝트는 모델 유기체 C. elegans를 사용하여 신경 IOF의 완전한 매핑을 통해 뇌의 신경 세포가 정보를 처리하는 방법에 대한 더 깊은 이해를 얻는 것을 목표로 합니다. 이 포괄적인 매핑은 뇌의 뉴런이 신호를 수신, 통합 및 반응하는 방식을 이해하는 데 중요한 단계입니다. 이 프로젝트는 광유전학, 현대 현미경, 미세유체공학 등 고급 기술을 결합하여 벌레의 신경계를 제어하고 관찰하며 입력을 기반으로 뉴런이 어떻게 반응하는지 예측하는 모델을 개발할 것입니다. 연구팀은 또한 화학 물질, 약물, 비신경 세포 등 다양한 요인이 이러한 반응에 어떻게 영향을 미치는지 조사할 예정입니다. 해당 분야와 과학계에 최대한의 이익을 보장하기 위해 모든 데이터와 연구 결과는 공개적으로 공유되고 실험 설계, 기술 개발, 계산 및 이론적 분석에 대한 외부 전문가와의 협력을 촉진하는 데 자원이 할당됩니다.

FRO(집중 연구 조직)는 특정 중간 규모 과학 또는 기술 문제를 해결하기 위해 스타트업처럼 조직된 시간 제한이 있는 임무 중심 연구 팀입니다. FRO 프로젝트는 공공재 역할을 하는 혁신적인 새로운 도구, 기술, 프로세스 또는 데이터 세트를 생산하여 과학 및 기술 발전을 보다 광범위하게 가속화한다는 목표로 연구 커뮤니티를 위한 새로운 기능을 창출하는 것을 추구합니다. 결정적으로 FRO 프로젝트는 상충되는 인센티브, 프로세스, 임무 또는 문화로 인해 기존 연구 자금 출처가 남긴 균열 사이에 자주 빠지는 프로젝트입니다. 기관이 FRO 스타일의 실체를 활용하여 임무를 달성하고 과학적 발전을 진전시킬 수 있는 광범위한 프로젝트 개념이 있을 수 있습니다.

이 프로젝트는 단일 학술 연구실에는 너무 크고, 느슨한 다중 연구실 협업에는 너무 복잡하며, 벤처 지원을 받기에는 직접적으로 수익성이 충분하지 않은 수준의 조정된 개발 및 엔지니어링이 필요하기 때문에 FRO 스타일 접근 방식에 적합합니다. 스타트업 또는 산업 R&D 프로젝트. 또한 이 프로젝트는 개방형 과학에 대한 헌신을 통해 공공재 제품군을 창출하고 데이터와 코드가 개발되는 대로 공유할 계획을 세우는 것을 목표로 합니다. 보다 광범위하게, 이 작업은 전통적인 연구 모델에 의해 인센티브를 받은 제품이나 논문보다는 새로운 도구 및 방법론 세트의 개발에 적합합니다.