WikiDer > Надин Гоголла - Википедия

Надин Гоголла является руководителем исследовательской группы Институт нейробиологии Макса Планка в Мартинсрид, Германия, а также ассоциированным факультетом Высшей школы системной неврологии.^[1] Гоголла исследует нейронные цепи, лежащие в основе эмоций, чтобы понять, как мозг интегрирует внешние сигналы, состояния чувств и эмоции для принятия взвешенных поведенческих решений. Гоголла известна своим открытием с использованием машинного обучения и двухфотонная микроскопия чтобы классифицировать выражения лица мыши по категориям, подобным эмоциям, и сопоставить эти выражения лица с нейронной активностью в островной коре.

Ранняя жизнь и образование

Гоголла изучала биологию человека в Институте биологии человека. Марбургский университет в Германии.^[2] Сразу после окончания бакалавриата в 2002 году Гоголла получила степень магистра наук. в Inserm U546 в Париже, Франция, под руководством Роланд Либлау изучение нейроиммунных взаимодействий на моделях болезней.^[2] Позже в 2002 году Гоголла поступила в аспирантуру по нейробиологии в Институт Фридриха Мишера биомедицинских исследований, связанных с Базельский университет в Базеле, Швейцария.^[3][2] Под наставничеством Пико Карони, Гоголла исследовал регуляторные механизмы, управляющие структурной пластичностью мозга.^[3]

Во время получения докторской степени Гоголла опубликовала несколько первых авторских статей в журнале Nature Protocols. В начале 2006 года Гоголла опубликовала свою первую статью в Протоколы природы описание инновационного метода подготовки культур органотипических срезов гиппокампа для долгосрочной живой визуализации до 6 месяцев in vitro.^[4] Вскоре после этого Гоголла опубликовал еще одну статью в Nature Protocols, в которой изложил новый метод долгосрочной визуализации нервных цепей в органотипических культурах срезов гиппокампа.^[5] Третий первый автор статьи Гоголлы в журнале Nature Protocols был опубликован в 2006 году, в нем также описан протокол окрашивания для органотипических культур срезов гиппокампа.^[6] Используя эти методы, Гоголла смог закончить Summa Cum Laude в следующем 2007 году.^[7] Диссертация Гоголлы называлась «Зависящие от опыта структурные перестройки синаптических связей в центральной нервной системе взрослого человека».^[7] Ее диссертация выдвинула на первый план молекулярные механизмы, лежащие в основе зависимой от опыта пластичности в моховое волокно путь гиппокамп и она исследовала, как возраст и образ жизни влияют на эти механизмы in vitro.^[7] Прежде чем получить степень доктора философии, Гоголла была соавтором статьи в Neuron, в которой описывались механизмы аксональной пластичности и роль аксональной пластичности в постоянном изменении локальной структуры цепи на протяжении всей жизни.^[8]

После получения докторской степени в 2007 году Гоголла начала свою докторантуру в Гарвардский университет под наставничеством Такао Хенш.^[9] В Гарварде Гоголла исследовал нейробиологические механизмы, лежащие в основе критических периодов развития мозга.^[10] За это время Гоголла опубликовала две статьи, над которыми работала в аспирантуре. Первая статья, опубликованная в Neuron в 2009 году, показала, что эффекты обогащения окружающей среды на количество синапсов и структуру сети гиппокампа опосредуются передачей сигналов wnt в области CA3 гиппокампа.^[11] Затем она опубликовала первую авторскую статью в журнале Science вместе со своей командой выпускников из Институт Фридриха Мишера, показывая, что часть внеклеточного матрикса, биологический материал, известный как хондроитинсульфат протегликаны, накапливается в миндалина формирование перинейрональный сети, защищающие воспоминания о страхе от стирания.^[12] Как ни странно, унижая эти перинейрональные сети во взрослом возрасте использование фермента, расщепляющего протегликаны хондроитинсульфата, снова сделало воспоминания о страхе подверженными исчезновению.^[12] Это открытие может вдохновить трансляционные исследования в области лечения таких заболеваний, как пост-травматическое стрессовое растройство, характеризующийся неспособностью устранить вызывающие страх воспоминания, ведущие к нарушениям поведения.^[13] В 2009 году Гоголла опубликовал первую авторскую статью в Journal of Neurodevelopmental Disorders.^[14] В ее исследовании была исследована идея о том, что сложность Расстройства аутистического спектра (РАС) является результатом аберрантной регуляции возбуждающего / тормозящего нервного контура в критические периоды развития.^[14] Гоголла прищурился Парвальбумин (PV) положительный ингибирующий интернейроны поскольку они опосредуют зависящее от опыта уточнение нейронных цепей в развитии, и она исследовала экспрессию этих нейронов на множестве моделей мышей с РАС.^[14] Гоголла поразительно обнаружил дефицит PV-положительных нейронов в неокортексе на нескольких моделях мышей с РАС, подчеркнув критическую роль этих нейронов в нормальном развитии и потенциал этого дефекта цепи как мишени для предотвращения РАС.^[14] Затем Гоголла начал исследовать островковая кора (IC), область мозга, которая является частью коры головного мозга, которая, по-видимому, играет роль во многих сложных мозговых процессах, включая мультисенсорную интеграцию, представление эмоций, моторный контроль и сложные социальные процессы, такие как эмпатия.^[15] Интеграция сенсорной, эмоциональной и когнитивной информации позволяет выполнять эти разнообразные функции ИК, поэтому Гоголла стремился понять, как происходит эта интеграция и как она аномально функционирует в моделях РАС, как идиопатических, так и моногенный.^[16] С помощью методов визуализации флуоресценции in vivo, Гоголла смог записывать данные с ИК и наблюдать мультисенсорную интеграцию, возникающую в ИК на протяжении всего раннего развития, но этот процесс не происходил в моделях ASD.^[16] Кроме того, она обнаружила, что экспрессия тормозных нейронных маркеров была снижена по сравнению с контролем в IC моделей мышей с РАС, что свидетельствует о нарушении баланса тормозной / возбуждающей цепи.^[16] После этого они фармакологически усилили ингибирующую передачу сигналов у молодых мышей с помощью системных инъекций диазепам в течение двух недель и обнаружил, что это спасло от недостатков интеграции в моделях ASD.^[16] Интересно, что фармакологическое усиление ингибиторной передачи у взрослых мышей не оказало влияния на баланс нервных цепей или мультисенсорную интеграцию.^[17] Их открытие предполагает, что усиление тормозной передачи во время критического периода развития может восстановить тормозной / возбуждающий баланс и восстановить нормальные мультисенсорные интеграционные функции IC.^[16] Исследование Гоголлы, опубликованное в Neuron в 2014 году, привлекло большое внимание из-за новых представлений о том, как РАС может проявляться в человеческом мозге и приводить к поведению типа РАС.^[18]

Карьера и исследования

После завершения своей постдокторской работы в Гарварде, Гоголла вернулась в Германию в 2014 году, где начала работать на факультете в Институт нейробиологии Макса Планка в Мартинсрид, Германия.^[18] Гоголла также является ассоциированным факультетом Высшей школы системных нейронаук при Мюнхенском центре нейробиологии. Людвиг-Максимилиан-университет Мюнхена.^[19] Гоголла в настоящее время возглавляет группу ученых в MPI, где ее исследовательская программа сосредоточена на изучении нейронных цепей островной коры, а также их связей с префронтальной корой и другими лимбическими структурами, чтобы понять, как она играет роль во многих разнообразных мозговые процессы.^[20] Лучшее понимание механизмов нейронных цепей, опосредующих различные функции коры островка, такие как эмоциональная регуляция, эмпатия и социальное поведение, даст представление о том, как процессы изменяются при болезненных состояниях, таких как шизофрения, РАС, зависимость и расстройства настроения.^[20] Чтобы исследовать нейронные цепи островка, Гоголла и ее лаборатория используют двухфотонную визуализацию кальция in vivo для регистрации нейронной активности, пока мыши обрабатывают эмоционально значимые стимулы, а также используют инновационные поведенческие анализы, оптогенетические методы и машинное обучение алгоритмы для связывания нейронной активности с поведением, манипулирования нейронными цепями и декодирования активности поведенческих и эмоционально значимых нейронных ансамблей IC.^[20]

В 2017 году Гоголла написал обзор IC, описывая его анатомическое расположение и взаимосвязь, его роль в качестве центра интеграции, его роль в сенсорной обработке, гомеостатической регуляции, эмоциональной регуляции и обработке валентности, а также ее роль в поведении водителя.^[15] Гоголла также исследовала ИЦ человека и то, как на нее влияют различные неврологические и психические расстройства, чтобы подчеркнуть важность лучшего понимания этой области, что является неотъемлемой целью ее исследовательской программы.^[15]

В 2019 году Гоголла описал роль проекции задней части коры островка (PIC) и центральной миндалины в опосредованном поведении, связанном с тревогой, а также проекции задней части коры островка на прилежащее ядро ​​в ингибировании пищевого поведения.^[21] С помощью оптогенетика, они обнаружили, что стимуляция pIC вызывает аверсивное поведение, а также увеличивает вегетативные реакции.^[21] Затем, используя in vivo двухфотонная кальциевая визуализация, Гоголла и ее команда смогли записать переходные процессы кальция в нейронах в pIC в качестве индикатора нейронной активности, чтобы установить причинную связь между активностью pIC и конвергенцией и интеграцией острых сенсорных стимулов, а также устойчивыми аффективными и гомеостатическими состояниями.^[21]

В 2020 году Гоголла и ее команда опубликовали новаторскую статью с использованием инновационного машинного обучения и двухфотонных технологий, чтобы показать, что выражения лица мыши коррелируют с внутренними эмоциональными состояниями и что нейронная активность в IC тесно коррелирует с конкретными выражениями лица у мышей.^[22] Гоголла был вдохновлен статьей 2014 года, в которой говорилось, что эмоции представляют собой состояния мозга и должны сохраняться в течение определенного периода времени после стимула, который их вызвал, и, что важно, они должны масштабироваться в соответствии с силой стимула, который их вызвал.^[23] Таким образом, Гоголла предъявлял сильные стимулы мышам с неподвижной головой, такие как сладкий и горький вкус или слегка болезненный шок, чтобы вызвать определенные эмоциональные реакции.^[23] В то время как они предъявляли эти стимулы, они записывали лица мышей, а затем разбивали видеозаписи на движения лицевых мышц, которые затем использовали для тренировки алгоритма машинного обучения для обнаружения отдельных движений лицевых мышц, которые коррелируют с эмоциями.^[23] Например, они обнаружили, что, когда мышь испытывает боль, ее нос опускается, а уши наклоняются вниз.^[24] Алгоритм не только был способен обнаруживать отдельные выражения лица, которые коррелировали с различными стимулами, вызывающими эмоции, но и выражения лица также оценивались на основе интенсивности предъявляемого стимула.^[23] Этот беспристрастный и количественный подход к распознаванию выражений лица и, следовательно, к показаниям эмоционального состояния, наконец, позволит нейробиологам задавать вопросы о том, как мозг обрабатывает эмоции и управляет мотивированным поведением, и отвечать на них.^[22] Вторая часть исследования была сосредоточена на нейронной основе этих выражений лица или эмоциональных состояний. Команда Гоголлы записала нейроны в ИС, используя двухфотонную визуализацию, чтобы они могли наблюдать нейроны с одноклеточным разрешением, чтобы наблюдать нейроны, которые срабатывают только при выполнении определенных выражений лица.^[23] Далее они использовали оптогенетика для управления определенными нейронными цепями, которые, как известно, участвуют в определенных эмоциональных состояниях, и запускают соответствующие выражения лица у мышей.^[23] В этом исследовании подчеркивается сила применения методов машинного обучения к вопросам нейробиологии, поскольку лица животных могли казаться безэмоциональными для людей-наблюдателей, но алгоритмы машинного обучения смогли обнаружить тонкие изменения, которые указывают на различные эмоциональные состояния.^[25] Эти результаты значительно улучшили нашу способность анализировать, как и где возникают эмоции в мозгу, теперь, когда мы можем обнаруживать и количественно оценивать их на животных моделях, что открывает возможность для передачи этих результатов в человеческий мозг, чтобы понять нарушения мозга, характеризующиеся аберрациями. в эмоциональной обработке и эмоциональной регуляции, например при расстройствах настроения.^[24]

Награды и отличия

• 2017: Стартовый грант ERC "Островная тревога"^[2]
• 2011 – 2013: Фонд Чарльза А. Кинга, стипендия за постдокторские исследования^[26][17]
• 2008 – 2011: Программа Human Frontiers Science Program (HFSP) Долгосрочная стипендия^[27]
• 2008 – 2011: Мемориальный фонд медицинских исследований Джейн Коффин Чайлдс - долгосрочная стипендия (отклонено в пользу премии HFSP)^[2]
• 2008: Премия Эда Фишера, лучшая докторская степень. Премия за диссертацию, Институт Фридриха Мишера, Базель^[2]
• 1997 - 2002: Немецкий национальный фонд академических заслуг (Studienstiftung des Deutschen Volkes), полная стипендия^[2]

Избранные публикации ^[28]

• Доленсек, Нейц; Gehrlach, Daniel A .; Klein, Alexandra S .; Гоголла, Надин (2020). «Выражение эмоций на лице и их нейронные корреляты у мышей». Наука. 368 (6486): 89–94. Bibcode:2020Sci ... 368 ... 89D. Дои:10.1126 / science.aaz9468. PMID 32241948. S2CID 214763289.
• Gehrlach, D.A .; Доленсек, Н .; Klein, A.S .; Рой Чоудхури, Р .; Matthys, A .; Junghänel, M .; Gaitanos, T.N .; Подгорник, А .; Блэк, Т.Д .; Редди Вака, Н .; Конзельманн, К.-К .; Гоголла, Н. (27.08.2019). «Обработка аверсивного состояния в задней части коры островка». Природа Неврология. 22 (9): 1424–1437. Дои:10.1038 / s41593-019-0469-1. PMID 31455886. S2CID 201652422.
• Гоголла, Надин (19.06.2017). «Островная кора». Текущая биология. 27 (12): R580 – R586. Дои:10.1016 / j.cub.2017.05.010. ISSN 0960-9822. PMID 28633023.
• Гоголла, Н .; Takesian, A.E .; Feng, G .; Fagiolini, M .; Хенш, Т. (2014-08-20). «Сенсорная интеграция в островковой коре головного мозга мыши отражает созревание цепи ГАМК». Нейрон. 83 (4): 894–905. Дои:10.1016 / j.neuron.2014.06.033. ЧВК 4177076. PMID 25088363.
• Гоголла, Н .; Caroni, P .; Luthi, A .; Херри, К. (4 сентября 2009 г.). «Перинейрональные сети защищают воспоминания о страхе от стирания». Наука. 325 (5945): 1258–1261. Bibcode:2009Научный ... 325.1258G. Дои:10.1126 / science.1174146. PMID 19729657. S2CID 206520056.
• Гоголла, Н .; LeBlanc, J.J .; Quast, K.B .; Südhof, T.C .; Fagiolini, M .; Хенш, Т. (2009-06-04). «Перинейрональные сети защищают воспоминания о страхе от стирания». Журнал нарушений нервного развития. 1 (2): 172–181. Bibcode:2009Научный ... 325.1258G. Дои:10.1007 / s11689-009-9023-х. ЧВК 2906812. PMID 20664807.
• Гоголла, Н .; Галимберти, I .; Deguchi, Y .; Карони, П. (2009). «Передача сигналов WNT опосредует связанную с опытом регуляцию количества синапсов и соединений мшистых волокон в гиппокампе взрослых». Нейрон. 62 (4): 510–525. Дои:10.1016 / j.neuron.2009.04.022. PMID 19477153. S2CID 17085834.
• Галимберти, Иван; Гоголла, Надин; Альбери, Стефано; Сантос, Александр Феррао; Мюллер, Доминик; Карони, Пико (2006). «Долгосрочные перестройки соединения терминала мшистого волокна гиппокампа у взрослых регулируются опытом». Нейрон. 50 (5): 749–763. Дои:10.1016 / j.neuron.2006.04.026. PMID 16731513. S2CID 17286013.
• Гоголла, Надин; Галимберти, Иван; Депаола, Винченцо; Карони, Пико (2006). «Подготовка органотипических культур гиппокампа срезов для долгосрочной живой визуализации». Протоколы природы. 1 (3): 1165–1171. Дои:10.1038 / nprot.2006.168. PMID 17406399. S2CID 12105896.
• Гоголла, Надин; Галимберти, Иван; Депаола, Винченцо; Карони, Пико (2006). «Долгосрочные живые изображения нейронных цепей в органотипических культурах среза гиппокампа». Протоколы природы. 1 (3): 1223–1226. Дои:10.1038 / nprot.2006.169. PMID 17406405. S2CID 2081598.
• Гоголла, Надин; Галимберти, Иван; Депаола, Винченцо; Карони, Пико (2006). «Протокол окрашивания для органотипических культур срезов гиппокампа». Протоколы природы. 1 (5): 2452–2456. Дои:10.1038 / nprot.2006.180. PMID 17406491. S2CID 22384802.

Рекомендации

Scholia имеет автор профиль для Надин Гоголла.

внешняя ссылка

• Надин Гоголла публикации, проиндексированные Google ученый