Um unser Verständnis der zugrundeliegenden Mechanismen gesunder Hirnfunktionen und neurologischer und psychologischer Erkrankungen zu verbessern, leiten die Dozenten des Neuroscience Institute an der NYU Langone Forschungsprojekte in fünf breit gefächerten, sich überschneidenden Bereichen der Neurowissenschaft: zelluläre und molekulare Neurowissenschaft, Systemneurowissenschaft, kognitive und Verhaltensneurowissenschaft, Computational Neuroscience sowie translationale und klinische Neurowissenschaft.
Zelluläre und molekulare Neurowissenschaften
Die Grundeinheiten des Nervensystems sind hochspezialisierte Zelltypen, die Neuronen und Glia genannt werden. Neuronen mit ihren ausgedehnten Dendriten und Axonen erzeugen einzigartige elektrische Ereignisse und nutzen ein komplexes, hochentwickeltes System, um miteinander zu kommunizieren. Glia sind eine vielfältige Familie von Zellen, die im gesamten Nervensystem eine Vielzahl von unterstützenden Funktionen ausüben.
Zelluläre und molekulare Neurowissenschaftler bemühen sich um ein gründliches Verständnis der grundlegenden Prozesse innerhalb und zwischen Neuronen und Glia, die sich aus dem Zusammenspiel einer großen Anzahl von Signalmolekülen, Ionenkanälen und zahlreichen anderen fein abgestimmten Komponenten ergeben. Sie identifizieren neue Zielmoleküle und Signalwege, die eine entscheidende Rolle bei grundlegenden und komplexen neuronalen Mechanismen spielen, wie z. B. denjenigen, die dem Lernen und dem Gedächtnis zugrunde liegen. Diese Prozesse und Komponenten stehen oft in direktem Zusammenhang mit neurologischen Erkrankungen und können sich als klinisch relevante Ziele für neue medikamentöse Behandlungen erweisen.
Unsere Forscher verwenden die fortschrittlichsten Techniken wie Zwei-Photonen-Mikroskopie, In-vivo-Markierung einzelner zelltypspezifischer Neuronen und Microarray-Analysen, um die Entwicklung und Funktion sowohl des intakten als auch des erkrankten Gehirns auf zellulärer und molekularer Ebene zu untersuchen.
Systeme der Neurowissenschaften
Im menschlichen Gehirn gibt es etwa 90 Milliarden Neuronen. Jedes Neuron ist mit vielen anderen Neuronen verbunden, und zusammen arbeiten sie als Netzwerk, um auf Informationen aus der Außenwelt zu reagieren, Bewegungen zu steuern und unzählige andere komplexe Funktionen auszuführen.
Systemneurowissenschaftler ermitteln, wie Neuronen Netzwerke bilden, Informationen über die Außenwelt oder unseren inneren Zustand kodieren oder dekodieren und schließlich zu einer Vielzahl von Verhaltensweisen führen, darunter Sinneswahrnehmung, Bewegungskontrolle, Gedächtnis, Aufmerksamkeit und Sprache. Diese komplexen Funktionen sind bei neurologischen und psychiatrischen Störungen häufig beeinträchtigt, was unterstreicht, wie wichtig es ist, zu verstehen, wie sie aus neuronaler Aktivität entstehen.
Unsere Fakultät erforscht die wichtigsten Systeme innerhalb des Nervensystems, einschließlich der visuellen und auditiven Sinne, der Gedächtnis- und Emotionszentren und der motorischen Regionen des Gehirns, in Gesundheits- und Krankheitsmodellen.
Kognitive und Verhaltensneurowissenschaften
Das Gehirn ist der Ursprung unserer Gedanken, Verhaltensweisen, Emotionen und unseres Selbstbewusstseins. Es trifft gewissermaßen Entscheidungen, schenkt Aufmerksamkeit, lernt und speichert unsere Erinnerungen. Kognitions- und Verhaltensneurowissenschaftler decken die neuronalen Substrate auf, die diesen mentalen Prozessen zugrunde liegen, und erforschen, wie sie bei neurologischen Störungen gestört werden.
Unsere Wissenschaftler verwenden fortschrittliche bildgebende Verfahren wie die funktionelle MRT in Kombination mit Verhaltensbeurteilungen, neuromodulatorischen Eingriffen und Computermodellierung, um besser zu verstehen, wie das Gehirn Informationen nutzt, um Erinnerungen, Sprache und mentale Prozesse zu erzeugen.
Computational Neuroscience
Die komplizierte Biophysik von Neuronen und die Komplexität neuronaler Systeme bieten sich für mathematische Modellierung und computerwissenschaftliche Ansätze an.
Computermodelle können auf zellulärer Ebene oder auf der Ebene von Netzwerken erstellt werden, um zu untersuchen, welche Aspekte für die neuronale Funktion, die Kommunikation und letztlich für das Verhalten entscheidend sind. Wie in vielen Bereichen der Biologie erhöht die jüngste Datenexplosion durch neue, ausgefeilte Forschungstechniken auch unseren Bedarf, die Analyse und Darstellung von Daten durch computergestützte Mittel zu verbessern.
Computational Neuroscientists bringen unser Verständnis der Informationsverarbeitung im Gehirn voran und arbeiten oft mit experimentellen Neurowissenschaftlern zusammen, um ihre Modelle kontinuierlich zu verfeinern.
Translational and Clinical Neuroscience
Die Umsetzung von Entdeckungen aus der Grundlagenforschung in klinische Anwendungen ist eine große Herausforderung in allen Bereichen der biomedizinischen Wissenschaft. In den Neurowissenschaften ist der Bedarf an neuen Therapeutika zur Behandlung von Entwicklungs-, degenerativen, psychiatrischen und anderen Erkrankungen besonders groß.
Unsere translationalen Neurowissenschaftler untersuchen, wie grundlegende neurowissenschaftliche Erkenntnisse mit Krankheitszuständen zusammenhängen, testen Theorien über den Krankheitsverlauf und entwickeln neue Strategien für mögliche Therapien. Parallel dazu wenden unsere klinischen Neurowissenschaftler aus Fachbereichen wie Neurologie, Psychiatrie, Neurochirurgie, Radiologie, Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde und Anästhesiologie die aktuellsten Ansätze an, um den Patienten eine erstklassige Versorgung zu bieten.
Wir arbeiten auch eng mit dem NYU Langone Office of Therapeutics Alliances, dem Clinical and Translational Science Institute und der Clinical Research Support Unit zusammen, um neue Medikamente, Geräte und Behandlungen zu testen und zu validieren, um die Ergebnisse für die Patienten zu verbessern.