Medindo a entrada neuronal completa

Medir como os neurônios integram suas entradas e respondem a elas é fundamental para compreender o comportamento impressionante e complexo de humanos e animais. No entanto, uma medição completa das funções neuronais de entrada-saída (IOFs) não foi alcançada em nenhum animal. A realização da medição completa dos IOFs no sistema modelo C. elegans poderia refinar métodos críticos e descobrir princípios que serão generalizados em toda a neurociência.

A neurociência de sistemas visa compreender a complexa interação dos neurônios no cérebro, que permite os comportamentos impressionantes dos animais. Um componente crítico dessa compreensão é a Função Entrada-Saída (IOF) dos neurônios, que caracteriza como um neurônio integra suas entradas e responde a elas. No entanto, apesar da sua importância, uma medição completa dos IOFs em qualquer animal não foi alcançada, criando um ponto cego significativo na nossa compreensão da função cerebral. Embora partes dos IOFs tenham sido medidas através de vários experimentos, esses esforços controlam apenas um subconjunto estreito de entradas para qualquer neurônio, fornecendo apenas uma pequena fatia do verdadeiro IOF. Além disso, a saída dos neurônios é uma função não linear complexa de suas entradas, aumentando a complexidade do problema. Para compreender verdadeiramente a computação e a função do cérebro, precisamos de um funcionamento detalhado dos IOFs, o que requer o controle de todas as entradas e a observação dos fatores que moldam os IOFs. Perseguir isto num único modelo animal revelaria novos métodos, ferramentas e princípios científicos que poderiam catalisar a inovação em larga escala em toda a neurociência.

O projeto visa desbloquear uma compreensão mais profunda de como os neurônios no cérebro processam informações por meio do mapeamento completo de IOFs neuronais usando o organismo modelo C. elegans. Este mapeamento abrangente é um passo vital na compreensão de como os neurônios do cérebro recebem, integram e respondem aos sinais. O projeto utilizará uma combinação de técnicas avançadas, incluindo optogenética, microscopia moderna e microfluídica para controlar e observar o sistema nervoso dos vermes, e desenvolverá modelos para prever como os neurônios respondem com base em suas entradas. A equipe também explorará como diferentes fatores, como produtos químicos, medicamentos e células não neurais, influenciam essas respostas. Para garantir o máximo benefício para o campo e para a comunidade científica, todos os dados e descobertas serão compartilhados abertamente e os recursos serão alocados para promover a colaboração com especialistas externos em design experimental, desenvolvimento de tecnologia e análise computacional e teórica.

As Organizações de Pesquisa Focada (FROs) são equipes de pesquisa focadas em missões por tempo limitado, organizadas como uma startup para enfrentar um desafio científico ou tecnológico específico de médio porte. Os projetos FRO procuram produzir novas ferramentas, tecnologias, processos ou conjuntos de dados transformadores que sirvam como bens públicos, criando novas capacidades para a comunidade de investigação com o objetivo de acelerar o progresso científico e tecnológico de forma mais ampla. Crucialmente, os projectos FRO são aqueles que muitas vezes ficam entre as fissuras deixadas pelas fontes de financiamento da investigação existentes devido a incentivos, processos, missão ou cultura conflituantes. Há provavelmente uma grande variedade de conceitos de projetos para os quais as agências poderiam aproveitar entidades do tipo FRO para cumprir a sua missão e promover o progresso científico.

Este projeto é adequado para uma abordagem estilo FRO porque requer um nível de desenvolvimento e engenharia coordenados que é muito grande para um único laboratório acadêmico, muito complexo para uma colaboração frouxa entre vários laboratórios e não é diretamente lucrativo o suficiente para um empreendimento apoiado por capital de risco. startup ou projeto industrial de P&D. O projeto também visa criar um conjunto de bens públicos através do seu compromisso com a ciência aberta, com planos para partilhar dados e códigos à medida que são desenvolvidos. De forma mais ampla, o trabalho presta-se bem ao desenvolvimento de um novo conjunto de ferramentas e metodologias, em vez de produtos ou artigos incentivados por modelos de investigação tradicionais.