Nya projekt siktar på att vara pionjärer för framtidens forskning inom neurovetenskapen

OpenScope-programmet från Allen Institute tillhandahåller en global plattform för neurovetenskaplig forskning med fokus på hur hjärnan bearbetar allt från vardagliga visuella intryck till psykedeliska upplevelser. Denna satsning främjar internationellt samarbete och använder avancerade observatorieresurser för att undersöka grundläggande neurala aktiviteter och perceptioner. Neuropixels-sonder ingår som en del av Allen Brain Observatory-pipelinen. Kredit: Allen Institute

Hur reagerar nervceller på effekterna av magiska svampar? Vad händer i hjärnan under uppfattningen av rörelse, eller igenkänningen av kornmönster i trä? Hur övervakar vår hjärna gradvisa förändringar i utseendet hos våra vänner över tid?

Allen Institute har startat fyra projekt för att undersöka dessa frågor genom OpenScope, en delad neurovetenskaplig observatorium. Precis som astronomer använder några välutrustade observatorier för att studera universum, låter OpenScope-programmet neurovetenskapsmän över hela världen föreslå och genomföra experiment på Allen Brain Observatory-pipen. All forskning är fritt tillgänglig för alla som arbetar med öppna frågor kring neural aktivitet vid hälsa och sjukdom.

Nu under dess sjätte år siktar OpenScope att "pionjära en ny modell inom neurovetenskap," säger Jérôme Lecoq, Ph.D., biträdande forskare vid Allen Institute.

"Vår plattform förbättrar datainsamling och global delning, samtidigt som den ger individuella laboratorier möjlighet att dra nytta av den för sina unika vetenskapliga strävanden," sade Lecoq, som samarbetar om OpenScope med Christof Koch. "Vi strävar efter att förena det bästa från båda världar: fokuserade frågor hanterade av passionerade team och en sofistikerad plattform driven av erfarna experimentellister. Detta är vår vision för framtiden inom neurovetenskapen."

Ett av årets OpenScope-projekt kommer att undersöka hur psilocybin, den psykoaktiva föreningen i "magiska svampar," förändrar hjärnaktiviteten på en cellulär nivå. Denna förening, känd för att framkalla intensiva psykedeliska upplevelser hos människor, kommer att användas för att undersöka de neurala mekanismerna bakom förändrad kognition och perception.

Genom att använda avancerade inspelningsmetoder hos möss kommer forskare att observera hur nervceller kommunicerar annorlunda under påverkan av psilocybin. De kommer också att utforska hur dessa förändringar kan påverka hjärnans förmåga att bearbeta och förutsäga sensorisk information, vilket är avgörande för att förstå hur perception konstrueras.

"Vårt intresse för dessa föreningar sträcker sig bortom deras potentiella kliniska tillämpningar," sade Roberto de Filippo, Ph.D., en postdoktorand vid Humboldt-universitetet i Berlin. "Vi tror att avslöjandet av de biologiska mekanismer som ligger bakom deras effekter kan ge grundläggande insikter i processerna som styr perception, kognition och själva medvetandet."

Detta projekt leds av de Filippo; Torben Ott, Ph.D., från Humboldt-universitetet i Berlin; och Dietmar Schmitz, Ph.D., från Charité - Universitätsmedizin Berlin.

Vi missar ofta de gradvisa förändringarna hos människor vi ser regelbundet, och märker bara skillnader när vi tittar på en gammal bild eller återförenas med vänner efter lång tid. Trots att dessa förändringar är nästan omärkbara uppdaterar våra hjärnor konstant våra minnen med dessa detaljer.

Ett OpenScope-projekt från 2024 syftar till att avslöja de neurala grunderna för dessa uppdateringar. Genom att använda Allen Brain Observatory-plattformen kommer forskarna att analysera hjärnaktiviteten hos möss för att förstå hur hjärnans visuella system reagerar på förändringar över tid. Traditionellt trodde neurovetenskapsmän att det visuella systemet bara bearbetade inkommande sensorisk information. Men nyligen forskning tyder på att detta system också arkiverar visuella minnen och använder dem för att förutspå vad vi ser härnäst.

"Vi vill förstå hur sådana minnen påverkar perceptionen av verkliga visuella intryck och vilken roll olika hjärnregioner spelar i denna process," sade Yaniv Ziv, Ph.D., professor vid Weizmann-institutet för vetenskap. "Genom att förstå detta strävar vi efter att avslöja om dessa minnen påverkar hur flexibel eller stram vår visuella bearbetning är. Till exempel, om vi har sett något liknande tidigare, gör det vår hjärna mer eller mindre benägen att anpassa sig till ny visuell information?"

Detta projekt leds av Ziv; Daniel Deitch; Alon Rubin, Ph.D.; och Itay Talpir, alla vid Weizmann-institutet för vetenskap

Hur känner hjärnan igen objekt som rör sig runt oss? Detta OpenScope-projekt från 2024 syftar till att avmystifiera denna grundläggande process genom att studera rörelseperception i mössens visuella cortex. Tidigare studier har identifierat hjärnregioner som svarar på olika typer av rörelse, men den underliggande neurala kretsen förblir dåligt förstådd. Detta projekt kommer att använda mikroskopi för att samtidigt observera aktiviteten hos många neuroner under flera veckor och i olika delar av den visuella cortex.