Per far progredire la nostra comprensione dei meccanismi alla base delle funzioni cerebrali sane e delle malattie neurologiche e psicologiche, la facoltà del Neuroscience Institute di NYU Langone conduce progetti di ricerca in cinque ampie aree di neuroscienze che si sovrappongono: neuroscienza cellulare e molecolare, neuroscienza dei sistemi, neuroscienza cognitiva e comportamentale, neuroscienza computazionale e neuroscienza clinica e transazionale.

Neuroscienze cellulari e molecolari

Le unità di base del sistema nervoso sono tipi di cellule squisitamente specializzate chiamate neuroni e glia. I neuroni, con i loro estesi dendriti e assoni, producono eventi elettrici unici e usano un sistema complesso e altamente evoluto per comunicare tra loro. La glia è una famiglia diversificata di cellule che svolgono una varietà di funzioni di supporto in tutto il sistema nervoso.

I neuroscienziati cellulari e molecolari cercano una comprensione approfondita dei processi fondamentali all’interno e tra i neuroni e la glia, che emergono dall’interazione di un gran numero di molecole di segnalazione, canali ionici e numerosi altri componenti sintonizzati. Essi identificano nuovi obiettivi e percorsi che giocano ruoli critici nei meccanismi neurali di base e complessi, come quelli alla base dell’apprendimento e della memoria. Questi processi e componenti sono spesso collegati direttamente alle malattie neurologiche e possono rivelarsi obiettivi clinicamente rilevanti per nuovi trattamenti farmacologici.

I nostri ricercatori usano le tecniche più avanzate, come la microscopia a due fotoni, l’etichettatura in vivo di singoli neuroni specifici del tipo di cellula e le analisi microarray, per studiare lo sviluppo e la funzione del cervello intatto e malato a livello cellulare e molecolare.

Neuroscienze dei sistemi

Ci sono circa 90 miliardi di neuroni nel cervello umano. Ogni neurone si collega a molti altri neuroni e, insieme, lavorano come una rete per rispondere alle informazioni dal mondo esterno, controllare il movimento ed eseguire una miriade di altre funzioni complesse.

I neuroscienziati dei sistemi identificano come i neuroni formano le reti, codificano o decodificano le informazioni sul mondo esterno o i nostri stati interni e, infine, danno origine a una grande varietà di comportamenti, compresa la percezione sensoriale, il controllo motorio, la memoria, l’attenzione e il linguaggio. Queste funzioni complesse sono spesso colpite nei disturbi neurologici e psichiatrici, sottolineando l’importanza di capire come emergono dall’attività neuronale.

La nostra facoltà esplora i principali sistemi all’interno del sistema nervoso, compresi i sensi visivi e uditivi, i centri di memoria ed emozioni, e le regioni motorie del cervello, in modelli di salute e malattia.

Neuroscienze cognitive e comportamentali

Il cervello dà origine ai nostri pensieri, comportamenti, emozioni e senso di sé. In un certo senso, prende decisioni, presta attenzione, impara e conserva i nostri ricordi. I neuroscienziati cognitivi e comportamentali rivelano i substrati neurali che sono alla base di questi processi mentali e approfondiscono come sono interrotti nei disturbi neurologici.

I nostri scienziati usano tecniche avanzate di imaging, come la risonanza magnetica funzionale, in combinazione con valutazioni comportamentali, interventi neuromodulatori e modellazione computazionale, per capire meglio come il cervello usa le informazioni per produrre ricordi, linguaggio e processi mentali.

Neuroscienze computazionali

L’intricata biofisica dei neuroni e la complessità dei sistemi neurali si prestano entrambi alla modellazione matematica e agli approcci informatici.

I modelli computazionali possono essere costruiti a livello cellulare o di rete per studiare quali aspetti sono critici per la funzione neuronale, la comunicazione e, in definitiva, i comportamenti. Come in molte aree della biologia, la recente esplosione di dati da nuove e sofisticate tecniche di ricerca aumenta anche la nostra necessità di migliorare l’analisi e la rappresentazione dei dati attraverso mezzi computazionali.

I neuroscienziati computazionali fanno progredire la nostra comprensione dell’elaborazione delle informazioni nel cervello e spesso lavorano in tandem con i neuroscienziati sperimentali per perfezionare continuamente i loro modelli.

Neuroscienze traslazionali e cliniche

Traslare le scoperte della ricerca di base in applicazioni cliniche è una sfida importante in tutti i campi della scienza biomedica. Nelle neuroscienze, la necessità di nuove terapie per trattare lo sviluppo, la degenerazione, la psichiatria e altri tipi di disturbi è particolarmente grande.

I nostri neuroscienziati traslazionali esaminano come i risultati delle neuroscienze di base si riferiscono agli stati patologici, testano le teorie sulla progressione della malattia e sviluppano nuove strategie per le terapie putative. In parallelo, i nostri neuroscienziati clinici, provenienti da specialità come neurologia, psichiatria, neurochirurgia, radiologia, otorinolaringoiatria-chirurgia della testa e del collo e anestesiologia, applicano gli approcci più attuali per fornire ai pazienti cure al top della gamma.

Lavoriamo anche a stretto contatto con l’Ufficio delle alleanze terapeutiche, il Clinical and Translational Science Institute e la Clinical Research Support Unit della NYU Langone per testare e convalidare nuovi farmaci, dispositivi e trattamenti al fine di migliorare gli esiti per i pazienti.

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