V zájmu lepšího pochopení základních mechanismů zdravé funkce mozku a neurologických a psychologických onemocnění vedou pracovníci Neuroscience Institute na NYU Langone výzkumné projekty v pěti širokých, vzájemně se překrývajících oblastech neurověd: buněčné a molekulární neurovědy, systémové neurovědy, kognitivní a behaviorální neurovědy, výpočetní neurovědy a translační a klinické neurovědy.
Buněčná a molekulární neurověda
Základními jednotkami nervového systému jsou výjimečně specializované typy buněk nazývané neurony a glie. Neurony se svými rozsáhlými dendrity a axony vytvářejí jedinečné elektrické děje a používají složitý, vysoce vyvinutý systém pro vzájemnou komunikaci. Glie jsou rozmanitou skupinou buněk, které plní řadu podpůrných funkcí v celém nervovém systému.
Buněční a molekulární neurovědci usilují o důkladné pochopení základních procesů uvnitř neuronů a glií a mezi nimi, které vznikají na základě souhry velkého množství signálních molekul, iontových kanálů a mnoha dalších jemně vyladěných složek. Identifikují nové cíle a dráhy, které hrají klíčovou roli v základních a komplexních nervových mechanismech, jako jsou ty, které jsou základem učení a paměti. Tyto procesy a složky často přímo souvisejí s neurologickými onemocněními a mohou se ukázat jako klinicky relevantní cíle pro nové léky.
Naši výzkumníci používají nejmodernější techniky, jako je dvoufotonová mikroskopie, značení jednotlivých neuronů specifických pro určitý buněčný typ in vivo a analýzy mikročipů, ke zkoumání vývoje a funkce neporušeného i nemocného mozku na buněčné a molekulární úrovni.
Systémová neurověda
V lidském mozku je přibližně 90 miliard neuronů. Každý neuron je propojen s mnoha dalšími neurony a společně pracují jako síť, která reaguje na informace z vnějšího světa, řídí pohyb a vykonává nespočet dalších složitých funkcí.
Systémoví neurovědci zjišťují, jak neurony vytvářejí sítě; kódují nebo dekódují informace o vnějším světě nebo našich vnitřních stavech; a nakonec dávají vzniknout široké škále chování, včetně smyslového vnímání, řízení motoriky, paměti, pozornosti a jazyka. Tyto komplexní funkce jsou často postiženy při neurologických a psychiatrických poruchách, což podtrhuje důležitost pochopení toho, jak vznikají z činnosti neuronů.
Naše fakulta zkoumá hlavní systémy v rámci nervové soustavy, včetně zrakových a sluchových smyslů, paměťových a emočních center a motorických oblastí mozku, na modelech zdraví a nemocí.
Kognitivní a behaviorální neurovědy
Mozku vznikají naše myšlenky, chování, emoce a pocit sebe sama. Svým způsobem činí rozhodnutí, věnuje pozornost, učí se a uchovává naše vzpomínky. Kognitivní a behaviorální neurovědci odhalují nervové substráty, které jsou základem těchto mentálních procesů, a zkoumají, jak jsou narušeny při neurologických poruchách.
Naši vědci používají pokročilé zobrazovací techniky, jako je funkční magnetická rezonance, v kombinaci s behaviorálními hodnoceními, neuromodulačními zásahy a výpočetním modelováním, aby lépe pochopili, jak mozek využívá informace k vytváření vzpomínek, jazyka a mentálních procesů.
Počítačová neurověda
Složitá biofyzika neuronů a komplexnost neuronálních systémů se hodí jak pro matematické modelování, tak pro přístupy počítačové vědy.
Počítačové modely lze vytvářet na úrovni buněk nebo sítí a zkoumat, které aspekty jsou rozhodující pro funkci neuronů, komunikaci a nakonec i chování. Stejně jako v mnoha jiných oblastech biologie i zde platí, že nedávná exploze dat z nových sofistikovaných výzkumných technik zvyšuje naši potřebu zlepšit analýzu a reprezentaci dat pomocí výpočetních prostředků.
Počítačoví neurovědci rozvíjejí naše chápání zpracování informací v mozku a často spolupracují s experimentálními neurovědci na neustálém zdokonalování jejich modelů.
Translační a klinická neurověda
Převedení objevů základního výzkumu do klinických aplikací je velkou výzvou ve všech oblastech biomedicíny. V neurovědách je potřeba nových terapeutik pro léčbu vývojových, degenerativních, psychiatrických a dalších typů poruch obzvláště velká.
Naši translační neurovědci zkoumají, jak základní neurovědní poznatky souvisejí s chorobnými stavy, testují teorie vývoje chorob a vyvíjejí nové strategie pro předpokládané terapie. Souběžně s tím naši kliničtí neurovědci z oborů, jako je neurologie, psychiatrie, neurochirurgie, radiologie, otolaryngologie – chirurgie hlavy a krku a anesteziologie, uplatňují nejmodernější přístupy, aby pacientům poskytovali špičkovou péči.
Také úzce spolupracujeme s Kanceláří terapeutických aliancí NYU Langone, Ústavem klinické a translační vědy a Oddělením podpory klinického výzkumu, abychom testovali a ověřovali nové léky, přístroje a léčebné postupy s cílem zlepšit výsledky pacientů.