Ymmärtääksemme terveiden aivojen toiminnan sekä neurologisten ja psykologisten sairauksien taustalla olevia mekanismeja NYU Langonen neurotieteen instituutin opettajat johtavat tutkimushankkeita viidellä laajalla, päällekkäisellä neurotieteen alueella: solu- ja molekyylineurotiede, systeemineurotiede, kognitiivinen ja käyttäytymisneurotiede, laskennallinen neurotiede sekä translaatiomekanismit ja kliininen neurotiede.

Solu- ja molekulaarinen neurotiede

Hermoston perusyksiköt ovat hienosti erikoistuneita solutyyppejä, joita kutsutaan neuroneiksi ja gliaksi. Neuronit laajoine dendriitteineen ja aksoneineen tuottavat ainutlaatuisia sähköisiä tapahtumia ja käyttävät monimutkaista, pitkälle kehittynyttä järjestelmää kommunikoidakseen toistensa kanssa. Glia on monimuotoinen soluperhe, joka suorittaa erilaisia tukitoimintoja koko hermostossa.

Solu- ja molekyylineurotieteilijät pyrkivät ymmärtämään perusteellisesti neuronien ja glian sisäisiä ja niiden välisiä perustavanlaatuisia prosesseja, jotka syntyvät lukuisien signaalimolekyylien, ionikanavien ja lukuisien muiden hienosäätöisten komponenttien yhteisvaikutuksesta. He tunnistavat uusia kohteita ja reittejä, joilla on ratkaiseva rooli perustavanlaatuisissa ja monimutkaisissa hermostomekanismeissa, kuten oppimisen ja muistin taustalla olevissa mekanismeissa. Nämä prosessit ja komponentit liittyvät usein suoraan neurologisiin sairauksiin, ja ne voivat osoittautua kliinisesti merkittäviksi uusien lääkehoitojen kohteiksi.

Tutkijamme käyttävät edistyksellisimpiä tekniikoita, kuten kaksifotonimikroskopiaa, solutyyppispesifisten yksittäisten neuronien in vivo -merkintää ja mikrosarja-analyysejä, tutkiakseen sekä ehjien että sairaiden aivojen kehitystä ja toimintaa solu- ja molekyylitasolla.

Systeemi-neurotiede

Ihmisen aivoissa on arviolta 90 miljardia neuronia. Kukin neuroni on yhteydessä moniin muihin neuroneihin, ja yhdessä ne toimivat verkostona vastatakseen ulkomaailmasta tulevaan informaatioon, kontrolloidakseen liikettä ja suorittaakseen lukemattomia muita monimutkaisia toimintoja.

Systeemi-neurotieteilijät selvittävät, miten neuronit muodostavat verkostoja, koodaavat tai dekoodaavat tietoa ulkomaailmasta tai sisäisistä olotiloistamme ja lopulta synnyttävät monenlaista käyttäytymistä, mukaan luettuina aistihavainnot, motorinen kontrollointi, muisti, tarkkaavaisuus ja kieli. Nämä monimutkaiset toiminnot kärsivät usein neurologisissa ja psykiatrisissa häiriöissä, mikä korostaa sen ymmärtämisen tärkeyttä, miten ne syntyvät hermosolujen toiminnasta.

Tiedekuntamme tutkii tärkeimpiä hermoston sisäisiä järjestelmiä, mukaan lukien näkö- ja kuuloaistit, muisti- ja tunnekeskukset sekä aivojen motoriset alueet, terveys- ja sairausmalleissa.

Kognitiivinen- ja käyttäytymistieteellinen neurotiede

Aivot synnyttävät ajatuksiemme, käyttäytymismalliemme, tunteidemme ja minän tunnon. Tavallaan ne tekevät päätöksiä, kiinnittävät huomiota, oppivat ja pitävät yllä muistojamme. Kognitiiviset ja käyttäytymisneurotieteilijät paljastavat neuraaliset substraatit, jotka ovat näiden henkisten prosessien taustalla, ja tutkivat, miten ne häiriintyvät neurologisissa häiriöissä.

Tutkijamme käyttävät kehittyneitä kuvantamistekniikoita, kuten funktionaalista magneettikuvausta, yhdessä käyttäytymisarviointien, neuromodulatoristen interventioiden ja laskennallisen mallintamisen kanssa ymmärtääkseen paremmin sitä, miten aivot käyttävät tietoa muistojen, kielen ja psyykkisten prosessien tuottamiseen.

Laskennallinen neurotiede

Neuronien monimutkainen biofysiikka ja hermojärjestelmien monimutkaisuus soveltuvat molemmat matemaattiselle mallintamiselle ja tietoteknisille lähestymistavoille.

Laskennallisia malleja voidaan rakentaa solu- tai verkostotasolla, jotta voidaan tutkia, mitkä näkökohdat ovat kriittisiä hermosolujen toiminnalle, kommunikaatiolle ja viime kädessä käyttäytymiselle. Kuten monilla biologian aloilla, viimeaikainen uusien, kehittyneiden tutkimustekniikoiden tuottaman datan räjähdysmäinen lisääntyminen lisää myös tarvetta parantaa datan analysointia ja esittämistä laskennallisin keinoin.

Laskennalliset neurotieteilijät edistävät ymmärrystämme tiedonkäsittelystä aivoissa ja työskentelevät usein yhdessä kokeellisten neurotieteilijöiden kanssa tarkentaakseen jatkuvasti mallejaan.

Translationaalinen ja kliininen neurotiede

Perustutkimuksen löydösten kääntäminen kliinisiksi sovelluksiksi on suuri haaste kaikilla biolääketieteen aloilla. Neurotieteissä uusien hoitomuotojen tarve kehityshäiriöiden, rappeutumishäiriöiden, psykiatristen häiriöiden ja muiden sairauksien hoitoon on erityisen suuri.

Translaatiotutkimuksemme neurotieteilijät tutkivat, miten neurotieteiden perushavainnot liittyvät tautitiloihin, testaavat teorioita taudin etenemisestä ja kehittävät uusia strategioita mahdollisia hoitomuotoja varten. Samanaikaisesti kliiniset neurotieteilijämme, jotka edustavat erikoisaloja, kuten neurologiaa, psykiatriaa, neurokirurgiaa, radiologiaa, korva-, nenä-, kurkku-, pään- ja kaulakirurgiaa sekä anestesiologiaa, soveltavat uusimpia lähestymistapoja tarjotakseen potilaille ensiluokkaista hoitoa.

Teemme myös tiivistä yhteistyötä NYU Langonen terapeuttisten yhteenliittymien toimiston (Office of Therapeutics Alliances), Kliinisen ja translationaalisen tieteen instituutin (Clinical and Translational Science Institute) ja Kliinisen tutkimustutkimuksen tukipalveluyksikön (Clinical Research Support Unit) kanssa, joiden tarkoituksena on testata ja validoida uusia lääkeaineita, laitteistoja ja hoitomenetelmiä, joiden avulla voidaan parantaa potilaiden hoidon laatua.