Nieuwe projecten streven ernaar om de toekomst van de neurowetenschappen te pionieren.

Het OpenScope-programma van het Allen Institute biedt een wereldwijd platform voor onderzoek naar neurowetenschappen, met de focus op hoe de hersenen alles verwerken, van alledaagse visuele waarnemingen tot psychedelische ervaringen. Dit initiatief bevordert internationale samenwerking, waarbij geavanceerde observatieressources worden gebruikt om fundamentele neurale activiteiten en percepties te onderzoeken. Neuropixels probes maken deel uit van het Allen Brain Observatory-pijplijn. Credit: Allen Institute

Hoe reageren neuronen op de effecten van paddo's? Wat gebeurt er in de hersenen tijdens de waarneming van beweging, of de herkenning van graanpatronen in hout? Hoe monitort onze hersenen de geleidelijke veranderingen in het uiterlijk van onze vrienden in de loop van de tijd?

Het Allen Institute heeft vier projecten gelanceerd om deze vragen te onderzoeken via OpenScope, een gedeelde neurowetenschap observatorium. Net zoals astronomen een paar goed uitgeruste observatoria gebruiken om het heelal te bestuderen, stelt het OpenScope-programma neurologen wereldwijd in staat om experimenten voor te stellen en te leiden op de Allen Brain Observatory-pijplijn. Alle onderzoek is vrij beschikbaar voor iedereen die open vragen aanpakt over neurale activiteit in gezondheid en ziekte.

OpenScope, nu in het 6e jaar, streeft ernaar "een nieuw model in neurowetenschappen te pionieren," zei Jérôme Lecoq, Ph.D., associate investigator bij het Allen Institute.

“Ons platform verbetert de gegevensverwerving en wereldwijde uitwisseling, terwijl individuele laboratoria in staat worden gesteld om het te gebruiken voor hun unieke wetenschappelijke doeleinden,” aldus Lecoq, die OpenScope samen met Christof Koch leidt. “We streven ernaar het beste van twee werelden te combineren: gerichte vragen aangepakt door gepassioneerde teams, en een geavanceerd platform aangestuurd door ervaren experimentatoren. Dit is onze visie voor de toekomst van de neurowetenschappen.”

Een van de OpenScope-projecten van dit jaar zal onderzoeken hoe psilocybine, de psychoactieve stof in "paddo's," de hersenactiviteit op cellulair niveau verandert. Deze stof, bekend om intense psychedelische ervaringen bij mensen te veroorzaken, zal worden gebruikt om de neurale mechanismen te onderzoeken die ten grondslag liggen aan veranderde cognitie en perceptie.

Met behulp van geavanceerde opnametechnieken bij muizen, zullen wetenschappers observeren hoe neuronen anders communiceren onder invloed van psilocybine. Ze zullen ook verkennen hoe die veranderingen het vermogen van de hersenen om sensorische informatie te verwerken en te voorspellen, kunnen beïnvloeden, wat cruciaal is om te begrijpen hoe waarneming wordt geconstrueerd.

“Ons interesse in deze stoffen gaat verder dan hun mogelijke klinische toepassingen,” zei Roberto de Filippo,Ph.D., een postdoc aan de Humboldt University of Berlin. “We geloven dat het ontrafelen van de biologische mechanismen die aan hun effecten ten grondslag liggen fundamentele inzichten kunnen verschaffen in de processen die perceptie, cognitie en bewustzijn zelf reguleren.”

Dit project wordt geleid door de Filippo; Torben Ott, Ph.D., van de Humboldt University of Berlin; en Dietmar Schmitz, Ph.D., van Charité – Universitätsmedizin Berlin.

We zien vaak de geleidelijke veranderingen in mensen die we regelmatig zien over het hoofd, en we merken alleen verschillen op wanneer we een oude foto bekijken of vrienden na lange tijd weer zien. Ondanks dat deze veranderingen bijna onmerkbaar zijn, werken onze hersenen voortdurend onze herinneringen bij met deze details.

Een OpenScope-project uit 2024 heeft tot doel de neurale basis van deze updates bloot te leggen. Met behulp van het Allen Brain Observatory-platform zullen onderzoekers de hersenactiviteit bij muizen analyseren om te begrijpen hoe het visuele systeem van de hersenen reageert op veranderingen in de loop van de tijd. Traditioneel dachten neurowetenschappers dat het visuele systeem alleen binnenkomende sensorische informatie verwerkte. Maar recente bevindingen suggereren dat dit systeem ook visuele herinneringen archiveert en ze gebruikt om te voorspellen wat we daarna zien.

“We willen begrijpen hoe dergelijke herinneringen de perceptie van echte wereldse beelden beïnvloeden en welke rol verschillende hersengebieden spelen in dit proces,” zei Yaniv Ziv, Ph.D., hoogleraar aan het Weizmann Institute of Science. “Door dit te begrijpen, streven we ernaar te achterhalen of deze herinneringen invloed hebben op hoe flexibel of rigide onze visuele verwerking is. Als we bijvoorbeeld iets soortgelijks hebben gezien, maakt dat onze hersenen dan meer of minder waarschijnlijk om zich aan te passen aan nieuwe visuele informatie?”

Dit project wordt geleid door Ziv; Daniel Deitch; Alon Rubin, Ph.D.; en Itay Talpir, allen van het Weizmann Institute of Science

Hoe herkent de hersenen objecten die om ons heen bewegen? Dit OpenScope-project uit 2024 heeft tot doel dit fundamentele proces te ontrafelen door de waarneming van beweging in de visuele cortex van muizen te bestuderen. Hoewel eerdere studies hersengebieden hebben geïdentificeerd die reageren op verschillende soorten beweging, blijft de onderliggende neurale circuitry slecht begrepen. Dit project zal microscopie gebruiken om gelijktijdig de activiteit van veel neuronen gedurende enkele weken en in verschillende delen van de visuele cortex te observeren.