Jessica Cardin - Jessica Cardin

tento článek může obsahovat nadměrné množství složitých detailů, které mohou zajímat pouze konkrétní publikum. Pomozte prosím odstartovat nebo přemístění veškeré relevantní informace a odstranění nadměrných podrobností, které mohou být proti Zásady začlenění Wikipedie. (Květen 2020) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony)

Jessica Cardin je Američan neuro vědec který je docentem neurovědy na Lékařská fakulta Yale University. Cardinova laboratoř studuje místní obvody v primárním okruhu vizuální kůra pochopit, jak jsou mobilní a synaptický interakce se pružně přizpůsobují různým stavům chování a kontextům, což vede k vizuálnímu vnímání a řízení motivované chování. Cardinova laboratoř uplatňuje své znalosti adaptivního kortikální regulace obvodu, aby se zjistilo, jak se dysfunkce obvodu projevuje v modelech onemocnění.

raný život a vzdělávání

Cardin se od svých adolescentních let ptá na chování zvířat.^[1] V deváté třídě provedla ve svém domě experiment s použitím myší jako modelového organismu ke zkoumání rozdílů v učení podle pohlaví.^[1] Cardin se věnovala studiu neurobiologie a chování a pokračovala v bakalářském studiu na Cornell University v Ithace v New Yorku, kde se specializovala na biologické vědy a místo svého domova začala provádět výzkum ve skutečné laboratoři.^[2] V Cornellu se Cardin připojil k laboratoři Timothy J. DeVoogd, kde studovala učení u zpěvných ptáků a zmapovala morfologii a anatomii vysokého vokálního centra (HVC) v kanárkách.^[3] Její vysokoškolský výzkum vedl k publikaci v Výzkum mozku kde pomohla přizpůsobit techniku ​​k morfologickému definování specifických projekčních drah k vysokému hlasovému centru (HVC).^[3] Popisují svůj objev neuronů vystupujících do AreaX, které dostávají přímý sluchový vstup na podporu funkce HVC při učení písní.^[3]

Po absolvování bakalářského studia z Cornell v roce 1997 pokračovala Cardin v postgraduálním studiu neurovědy na University of Pennsylvania.^[4] Jakmile byl Cardin v UPenn, otočil se v laboratoři Ted Abel, v té době nový člen fakulty, který studoval molekulární základy ukládání paměti.^[5] Během své rotace pomohla Cardin Abel napsat recenzi, která zkoumala potlačení paměti u bezobratlých i obratlovců.^[5] V roce 2000 se Cardin připojil k laboratoři Marc Schmidt kde se vrátila k modelovému organismu používanému v bakalářském studiu, zpěvných ptáků, ale tentokrát zkoumala závislost chování na chování sluchového zpracování v nervových obvodech zpěvných ptáků.^[4]

Cardin dokončila doktorské studium v ​​roce 2004 a zůstala v něm Philadelphie aby dokončila postgraduální stáž na Katedře neurovědy na UPenn Medical School.^[6] Práce pod vedením mentora Diego Contreras Cardin se ponořila do elektrofyziologie, kde dokázala zaznamenat nervovou aktivitu při rozlišení jedné buňky ve zrakové kůře koček, aby prozkoumala dynamiku výpočtů zrakové kůry.^[1] Postdoktorandské vzdělání ukončila v roce 2009, ale v letech 2007–2009 Cardin trénovala současně pod Christopher I. Moore na Massachusetts Institute of Technology v McGovern Institute, kde začala propagovat nové aplikace optogenetika k sondování a záznamu z neurálních obvodů.^[4]

Výzkum

Během postgraduálního studia Cardin zkoumala variabilitu senzorického zpracování napříč mozkovými stavy, například během sedace, bdělosti a vysokého vzrušení.^[7] Zjistila, že behaviorální stavy drasticky ovlivňují vzorce nervového vypalování sluchových neuronů.^[7] Zatímco zpěvní ptáci spí, neurony v HVC se zvyšují při střelbě se selektivitou vůči vlastní písni ptáků, zatímco když jsou zpěvní ptáci vzhůru, existuje mnohem větší variabilita střelby a selektivita vůči vlastní písni ptáka již neexistuje.^[7] Dále zjistili, že vzrušení potlačilo citlivost HVC, což naznačuje, že ke zvýšení sluchové odezvy v bdělých stavech musí být ve hře jiné mechanismy.^[7]

Poté, co zjistil, že HVC je modulován podle stavu chování, Cardin poté zjistil, že oblast mozku proti proudu, nazývaná nucleus interfacialis (NiF), je také modulována stavem chování.^[8] Cardin farmakologicky inhibuje a vzrušuje NiF, Cardin zjistil, že NiF je primární místo integrace informací o stavu chování a přenáší tyto informace na HVC, aby řídil jeho reakci na stav chování.^[8] Po této studii Cardin ukázal, že specificky noradrenergní neurony v NiF jsou to, co zprostředkovává reakci neuronů NiF na stav mozku.^[9] Celkově Cardinova zjištění na postgraduální škole zdůrazňují noradrenergní neurony v NiF jako kritičtí integrátoři stavu mozku k předávání informací o stavu během hlasového učení u zpěvných ptáků.^[9]

Ve své postdoktorské práci zkoumala Cardin oscilace gama v primární vizuální kůře koček.^[10] Prozkoumala jednoduché i složité buňky v primární zrakové kůře a zjistila, že zatímco oba praskají na gama frekvencích, pouze jednoduché buňky vykazují selektivní stimulační reakci závislou na vizuální stimulaci. Vzhledem k tomu, že rytmický synaptický vstup řídí vizuálně vyvolanou aktivitu jak v jednoduchých, tak ve složitých rychlých rytmických praskajících buňkách zrakové kůry, Cardin navrhuje, aby tyto buňky mohly distribuovat stimulací řízené gama kmity po celém neokortexu.^[10]

Na základě tohoto příspěvku Cardin a její tým potvrdili existenci modulace zesílení v primární vizuální kůře.^[11] Zisková modulace je nervový jev, při kterém je modifikována amplituda odezvy beze změny selektivity.^[11] Cardin a její tým provedli intracelulární záznamy v primární zrakové kůře kočky a zjistili, že modulace zisku je okamžitě určena rychle se měnícím smyslovým kontextem a dynamikou synaptické aktivace.^[11]

Poté, co se Cardin zaměřil na vizuální systém, provedl krátkou postdoktorskou pozici v M.I.T. kde se naučila optogenetika a využila tuto technologii novými způsoby k podpoře zjištění, která učinila dříve ve svém postdoktorátu na UPenn. Cardin pomohl objasnit experimentální podporu pro rychle rostoucí hypotézu gama.^[12] Zjistili, že rychle stoupají interneurony měl zesílené gama oscilace, když byl řízen na frekvencích mezi 8 a 200 Hz prostřednictvím optogenetické manipulace.^[12] Dále ukázali, že tomu tak není u pyramidových neuronů, jejichž nervová aktivita je zesílena při nízkých frekvencích.^[12] Celkově ukázaly, že stavy síťové aktivity lze řídit in vivo pomocí specifické pro daný buněčný typ optogenetika.^[12] Na základě tohoto článku Cardin a tým vědců vyvinuli protokol jak k optogenetické stimulaci neuronů, tak k záznamu evokované aktivity in vivo pomocí elektrofyziologických přípravků.^[13] Jejich technologie umožnila vědcům klást otázky týkající se rolí specifických neurálních populací v mozku s mnohem větší specificitou než kdykoli předtím.^[13]

Kariéra

V roce 2010 byl Cardin přijat Lékařská fakulta Yale University a stal se odborným asistentem na katedře neurobiologie.^[6] V roce 2012 se stala členkou Kavliho institutu pro neurovědy na Yale.^[6] Cardinova laboratoř zkoumá kortikální nervové obvody, aby pochopila, jak se buněčné a synaptické interakce pružně přizpůsobují různým stavům chování a kontextům prostředí, aby vedly k vizuálnímu vnímání a řídily motivované chování.^[14] Cardinova laboratoř dále aplikuje své znalosti adaptivní regulace kortikálního obvodu ke zkoumání toho, jak se projevuje dysfunkce obvodu v modelech onemocnění.^[14] Kromě svých rolí v laboratoři je Cardin v poradní radě Brain Science Mindscope jako poradce Allen Institute^[15] a podílí se na organizaci a plánování konference COSYNE od roku 2009.^[14]

Funkční flexibilita v neurálních obvodech

Cardin má zájem porozumět tomu, jak může mozek fungovat, aniž by potřeboval více neuronů, specializovaných na konkrétní stavy chování.^[14] Protože neurony jsou schopné tak rychle reagovat a přizpůsobit se různým prostředím a stavům vzrušení, prozkoumala Cardin a její tým neurální aktivitu, která řídí přechody mezi odlišnými bdělými stavy.^[16] Zvýšené stavy vzrušení ve srovnání s klidovými stavy potlačily spontánní nervové vypalování a zvýšily poměr signálu k šumu vizuálních odpovědí.^[16] Jejich nálezy poukazovaly na odlišné chování neuronů v různých státech a na to, že formovatelné aktivity v kortikálních obvodech jsou poháněny jak stavem vzrušení, tak pohybem různými způsoby.^[16]

Po této studii Cardin a její tým použili in vivo zobrazování vápníku ke sledování tří odlišných populací projekčních neuronů ve zrakové kůře, aby zjistili, zda kódují a přenášejí jedinečné informace do následných struktur vizuálního prostředí.^[17] Zjistili, že specifické populace projekce zpracovávají a směrují vizuální informace k cílům po proudu funkčně odlišnými způsoby informování chování.^[17]

Cardin a její tým nedávno^{[když? ]} zkoumal roli vazoaktivní intestinální peptid (VIP) exprimující interneurony v regulaci kortikálního nervového obvodu.^[18] Odstraněním kritického signálního receptoru ErbB4 Cardin a její tým viděli z VIP neuronů deficity senzorického zpracování a dysregulace závislosti na kortikálním stavu, kterou prokázali jako důležitou pro kortikální funkci v dřívějších experimentech.^[18] Je zajímavé, že dysregulace ve funkci nervového okruhu se projevila v dospívání, přestože byl ErbB4 ve vývoji odstraněn, což naznačuje, že vývojové aberace ve vývoji kortikálních obvodů se mohou projevit až později v životě, což napodobuje prognózu mnoha onemocnění souvisejících s mozkem a vylučuje vhled do jejich možná vývojový původ.^[18]

Ceny a vyznamenání

• Řada významných seminářů Allen Institute 2018^[19]
• Cena Smith Family Award 2015 za vynikající výsledky v biomedicínském výzkumu^[20]
• Cena McKnight Scholar 2014^[21]
• 2012 Alfred P. Sloan Fellowship^[22]
• Cena Young Investigator Award 2011^[23]
• Cena Klingenstein Fellowship 2010 v oboru neurovědy ^[24]
• 2005 Kirschtein Individual Postdoctoral NRSA Research Fellowship^[6]
• Cena Flexner Award 2004 za mimořádný výzkum disertační práce na neurovědách - University of Pennsylvania^[6]
• 1996 Howard Hughes Undergraduate Scholar - Cornell University^[6]

Vyberte publikace

• Miri ML, Vinck M, Pant R, Cardin J. Změněná hipokampální interneuronová aktivita předchází iktálnímu nástupu. Elife. 7. PMID 30387711 DOI: 10,7554 / eLife.40750^[25]
• Batista-Brito, R. *, Vinck, M. *, Ferguson, K.A., Chang, J., Laubender D., Lur, G., Ramakrishnan, C., Deisseroth K., Higley, M. J. a Cardin, J. A. Vývojová dysfunkce VIP interneuronů zhoršuje kortikální obvody. Neuron 2017, 95: 884-95. * Spoluautoři.^[18]
• Cardin, J.A. Momentky mozku v akci: Interakce lokálních obvodů čočkou gama oscilací. J Neurosci 2016, 36: 10496-10504.^[26]
• Vinck, M. *, Batista-Brito, R. *, Knoblich, U., Cardin, J.A. Vzrušení a pohyb výrazně přispívají ke vzorcům kortikální aktivity a vizuálnímu kódování. Neuron 2015, 86,740-54. * Spoluautoři^[26]
• Cardin, J.A. Disekující lokální okruhy in vivo: Integrované optogenetické a elektrofyziologické přístupy pro zkoumání inhibiční regulace kortikální aktivity. J Physiol Paris 2012, 106, 104–11.^[26]
• Cardin, J.A., E. M. Carlén, K. Meletis, U. Knoblich, F. Zhang, K. Deisseroth, L. H. Tsai a C.I. Moore. Cílená optogenetická stimulace a záznam neuronů in vivo pomocí buněčné typově specifické exprese Channelrhodopsinu-2. Nature Protocols 2010, 5: 247-254.^[26]
• Cardin, J.A., E. M. Carlén, K. Meletis, U. Knoblich, F. Zhang, K. Deisseroth, L. H. Tsai a C.I. Moore. Řízení rychle se zvyšujících buněk indukuje gama rytmus a řídí smyslové reakce. Nature 2009, 459: 663-7.^[26]
• Cardin, J.A., L.A. Palmer a D. Contreras. Buněčné mechanismy, které jsou základem stimulace, závislé na modulaci zisku v neuronech primární zrakové kůry. Neuron 2008, 59: 150-160.^[26]
• Cardin, J.A., L.A. Palmer a D. Contreras. Stimulačně závislé gama (30–50 Hz) oscilace v jednoduchých a komplexních buňkách Fast Rhythmic Bursting v primární zrakové kůře. J Neurosci 2005, 25: 5339-50.^[10]
• Cardin, J.A. a M.F. Schmidt. Sluchové odpovědi v mnoha jádrech systému senzomotorické písně jsou komodulovány stavem chování. J Neurophysiol 2004, 91: 2148-63.^[26]
• Cardin, J.A. a M.F. Schmidt. Noradrenergní vstupy zprostředkovávají stavovou závislost sluchových odpovědí v systému ptačích písní. J Neurosci 2004, 24: 7745-53.^[26]
• Cardin, J.A. a M.F. Schmidt. Sluchové odezvy systému písní jsou stabilní a vysoce vyladěné během sedace, rychle modulované a neselektivní během bdělosti a potlačeny vzrušením. J Neurophysiol 2003, 90: 2884–2899.^[26]
• Cardin, J.A. a T. Abel. Geny potlačující paměť: posílení vztahu mezi synaptickou plasticitou a pamětí. J Neurosci Res 1999, 58: 10-23.^[26]
• Benton, S, J.A. Cardin a T.J. DeVoogd. Lucifer Žlutá výplň neuronů s projekcí oblasti X ve vysokém vokálním centru kanárských žen. Brain Research 1998, 799: 138-147.^[26]

Reference

Scholia má autor profil pro Jessica Cardin.