Войти
Центр интегративной науки Вернера Райхардта Нейробиология (CIN) является общей платформой для системных нейробиологии в Тюбингенском университете в Германии. Он был установлен как кластер передового опыта в рамках инициативы Excellence Initiative в 2007/2008 году. Около 90 ученых со своими исследовательскими группами, 21 из которых в настоящее время поддерживаются фондами передовых инициатив, составляют членский состав CIN. Основное внимание в их работе уделяется фундаментальным исследованиям системной нейробиологии. Основанный на междисциплинарном и интегративном подходе, он охватывает проекты, основанные на биологии, медицине, физике, информатике и инженерия, а также познание и нейрофилософия.
Тезка Вернер Райхардт был пионером в исследованиях фундаментальных принципов зрения и обработки информации.
CIN был успешно подан в качестве кластера передового опыта, начиная со второй части первого раунда инициативы Excellence Initiative (заявка: 2006/2007; проекты начинаются 1 Ноябрь 2007 г.). Он был официально открыт 8 декабря 2008 года. При основании кластера к 25 главным исследователям присоединились еще 23 члена-учредителя. CIN задуман как общая платформа для обмена, координации и сотрудничества в рамках сообщества неврологии Тюбингена. Она динамично расширяет свое членство, которое сейчас включает около 90 неврологов из Тюбингена, выбранных на основе научных критериев.
Когда Инициатива совершенства вступила во второй раунд (заявка: 2010/2011; проекты, начинающиеся 1 ноября 2012 года), CIN подала заявку и получила пятилетнее продление финансирования и поддержки. В том же году Тюбингенский университет также успешно подал заявку на поддержку инициативы Excellence Initiative в рамках своей институциональной стратегии и исследовательской школы.
С тех пор, как он переехал в начале 2012 года (официальная церемония открытия: 14 мая 2012 года), CIN имеет была как дома в собственном здании в кампусе Шнарренберг университетской больницы Тюбингена. Он расположен рядом с учреждениями, которые являются соседями как в топологическом, так и в научном отношении, между (HIH) с одной стороны и Немецким центром нейродегенеративных заболеваний (DZNE) с другой. Перед тем, как переехать в нынешнее здание, CIN был установлен в здании технологического парка Тюбинген-Ройтлинген, в непосредственной близости от кампуса Макса Планка в Тюбингене.
С момента своего создания CIN возглавляет ее представитель, нейробиолог профессор доктор, который также является директором отделения когнитивной неврологии в Центре неврологии / Институте клинических исследований мозга Херти при университетской больнице Тюбингена..
Исследования в CIN сосредоточены на двойном вопросе, как мозг генерирует свои функции (такие как восприятие, память, эмоция, общение, двигательные навыки ) и как заболевания (например, болезнь Альцгеймера, Болезнь Паркинсона, ALS и т. Д.) Нарушают эти функции.
Исследователи из CIN стремятся ответить на эти вопросы, используя комплексный подход, охватывающий несколько уровней наблюдения. Эти уровни варьируются от самого низкого уровня генетической, клеточной и молекулярной основы функций мозга до промежуточных уровней более крупных структур нейронных сетей, обеспечивающих обработку информации вплоть до высокого уровня наблюдения принципов, управляющих познание и поведение.
Эти разные уровни наблюдения требуют разных научных методов, что приводит к различным способам применения результатов исследований в медицине и технике.
Исследования в CIN условно разделены на пять направлений. Три области исследований определяются общим уровнем наблюдения участвующих в них исследовательских групп: клеточный уровень («сенсорная и нейрональная основа интегративной функции мозга (клеточный уровень)»), сетевой уровень («сенсорная и нейрональная основа интегративная функция мозга (сетевой уровень) ») и когнитивно-поведенческий уровень (« познание и поведение, проистекающие из интегративных функций мозга (когнитивный уровень) ». Во всех этих областях используются методы вычислительной нейробиологии, дополняющие биологические и когнитивные исследования
К этим трем добавляются две области исследований более всеобъемлющего характера, в которых упор делается на разработку методов и их преобразование в приложения. Область исследований «Разработка инструментов для исследования интегративных функций мозга (Advanced Tools)» фокусируется на по методам визуализации, а область исследований «Технические приложения, связанные с мозгом и нейропротезирование (нейротехнология)» направлена на продвижение инновационных методов реабилитации методы и протезирование и разработка нейротехнологии на основе фундаментальных нейробиологических исследований.
Из-за множества уровней наблюдения исследователи CIN используют широкий спектр методов. Что касается исследования человеческого мозга, очень важны неинвазивные методы визуализации, такие как электроэнцефалография (ЭЭГ) и магнитоэнцефалография (МЭГ). Измерения, выполненные этими методами, имеют очень высокое временное разрешение, но сравнительно низкое пространственное разрешение. К счастью, можно установить анатомические ориентиры для этих электрофизиологических методов, когда они сочетаются с функциональной магнитно-резонансной томографией (фМРТ), поскольку фМРТ достигает пространственного разрешения примерно на два порядка больше. Чтобы еще больше улучшить пространственное разрешение МРТ, исследовательские группы CIN исследуют потенциал высокопольных технологий, например экспериментальный 9,4 Тесла МРТ-сканер для сканирования мозга испытуемых людей и сканер 14,1 Тесла для мелких животных, оба используются в Институте биологической кибернетики им. Макса Планка под эгидой профессора КИН. Для неинвазивной молекулярной визуализации исследовательские группы CIN также комбинируют МРТ с позитронно-эмиссионной томографией (ПЭТ).
Более высокое пространственно-временное разрешение в настоящее время доступно только в инвазивных экспериментах, которые обычно требуют исследований на животных. В этих экспериментах мембранные потенциалы, включая потенциалы действия нейронов, измеряются с помощью экстра- или внутриклеточных электродов в единичных запись, с помощью многоэлектродных массивов, или с помощью метода patch clamp, который позволяет измерять мембранные потенциалы в различных частях данной нервной клетки.
Кроме Эти электрофизиологические методы, которые постоянно совершенствуются, в ЦИН используются многочисленные оптические методы, чтобы сделать отдельные клетки или кластеры клеток видимыми in vitro или in vivo, а также для наблюдения за их поведением в в реальном времени: флуоресцентная микроскопия, наиболее важно с использованием конфокального или 2-фотонного микроскопа. Самым последним нововведением в оптических методах является локализация белковых молекул в нейрональных компартментах путем комбинирования микроскопии сверхвысокого разрешения с техникой специфической для молекулы маркировки. Микроскопия со сверхвысоким разрешением может достигать разрешения ниже предела Аббе обычной световой микроскопии. Этот комбинированный метод используется младшей исследовательской группой CIN для анализа последствий аксонального повреждения, вызванного воспалительными или нейродегенеративными заболеваниями, такими как рассеянный склероз.
Классические методы, такие как анализ повреждений головного мозга используются для понимания роли определенных нейронных цепей. Кроме того, CIN использует большое количество экспериментальных методов, таких как неинвазивная транскраниальная магнитная стимуляция (TMS) или инвазивная электрическая микростимуляция или местные фармакологические манипуляции. Эти методы все больше и больше дополняются инвазивной оптогенетикой, позволяющей активировать и дезактивировать отдельные генетически модифицированные нейроны с использованием света определенной длины волны.
Биологические данные анализируются и обрабатываются с использованием современных статистические методы, теоретические нейробиологические подходы для моделирования нейронных сетей и создания гипотез, проверяемых в дальнейших экспериментах.
Несколько исследовательских групп в CIN работают рука об руку с гуманитарными науками, особенно философией, направлением, результатом которого стало создание профессуры в нейрофилософия на основе данных бывшей младшей исследовательской группы по этой теме.
CIN - это межфакультетское учреждение, объединяющее три факультета Тюбингенского университета: Факультет естественных наук, медицинский факультет и факультет гуманитарных наук. ЦИН тесно сотрудничает с несколькими местными партнерами: Институтом биологической кибернетики Макса Планка, с которым ЦИН создал совместную профессорско-исследовательскую группу в области магнитно-резонансной томографии высокого поля; Институт интеллектуальных систем им. Макса Планка ; и HIH и DZNE, с которыми CIN формирует нейрокампус Schnarrenberg, позволяющий эффективно совместно использовать ресурсы и оборудование, а также вести постоянный научный диалог. Общие коллоквиумы, множество неформальных встреч и ежегодные встречи призваны способствовать дальнейшему развитию этого дискурса. О тесном сотрудничестве между этими учреждениями свидетельствуют результаты нескольких совместных исследовательских групп в области сенсомоторных исследований и обучения и памяти.
ЦИН также тесно сотрудничает с Институтом естественных и медицинских наук Тюбингенского университета (NMI) с отделение в Тюбингене Немецкого центра исследований диабета (DZD) и со штаб-квартирой в Штутгарте Фраунгофер Институт производственной инженерии и автоматизации (Fraunhofer IPA). В 2010 году многие члены CIN приняли участие в успешной заявке на создание Тюбингенского центра вычислительной нейробиологии им. Бернштейна (BCCN), который координировал профессор CIN Маттиас Бетге и поддерживал (2010–2015) Федеральное министерство Германии . образования и исследований в рамках инициативы Bernstein.
CIN поддерживает молодых людей, занимающихся исследованиями на разных уровнях своей карьеры. Обучение и подготовка студентов магистров и докторантов осуществляется Международным центром подготовки специалистов по нейробиологии (GTC). GTC включает три аспирантуры с разными направлениями деятельности. Построенный на базе Международной исследовательской школы Макса Планка (IMPRS) нейронных и поведенческих наук, основанной в 1999 году, институт был расширен до трех аспирантур одновременно с учреждением CIN. Полученный в результате GTC обеспечивает общую структурную основу и координацию исследований в области нейробиологии в Тюбингенском университете. Добавлены две аспирантуры: школа клеточной и молекулярной нейробиологии и школа обработки нейронной информации. Эти школы отличаются от ориентированных на поведение и системы школ первого аспиранта тем, что уделяют особое внимание клеточному и молекулярному уровню и теоретической нейробиологии соответственно.
Все три аспирантуры преподают на английском языке. Более 50% их студентов приезжают из-за границы. Кандидаты отбираются на основе многоэтапной процедуры отбора. В настоящее время ок. 85 студентов стремятся получить степень магистра наук, в то время как ок. 250 стремятся стать докторами наук.
Ротация лабораторий позволяет студентам GTC на ранней стадии познакомиться с самостоятельной работой над научными проектами. У студентов GTC есть много возможностей взять на себя ответственность; например, они могут приглашать приглашенных докладчиков и организовывать ежегодную конференцию для младших нейробиологов («NeNa-Konferenz»).
Для ученых, продолжающих свою карьеру, CIN установил срок пребывания в должности трек концепция. Это позволяет перспективным молодым исследователям возглавить исследовательскую группу после постдокторской фазы и ответственно направить всю ее деятельность. Руководителей младших исследовательских групп поддерживает и наставляет консультативный совет CIN . По прошествии четырех лет руководители младших исследовательских групп проходят конкурсную оценку, основанную на многочисленных показателях научных достижений (количество публикаций, полученное стороннее финансирование и т. Д.). Внешние обзоры отмечают уровень успешности оценки и являются фактором, определяющим, получит ли кандидат постоянное место в форме профессора.
Когда был основан CIN, была также создана лаборатория неврологии в средней школе. Лаборатория средней школы - это место для обучения вне школы, но она предназначена для старшеклассников, чтобы заинтересовать их работой в качестве исследователя и вопросами нейробиологических исследований. Чаще всего обращаются к учащимся последних классов средней школы (10-13 классы), но часто они поступают из средних или даже начальных школ. Лаборатория средней школы имеет очень стабильное количество посетителей (около 2000 в год). Он предлагает дневные практические лабораторные занятия с разнообразными экспериментальными задачами. Здесь также работает недельная летняя академия для ок. 20 студентов ежегодно, в ходе которых участники работают над проектами, посещают местные исследовательские институты и слушают научные доклады. Также предлагается повышение квалификации учителей, которые ежегодно собирают до 200 участников. Лабораторию средней школы с момента ее основания возглавляет профессор Уве Ильг.
Помимо CIN, несколько фондов, таких как фонд Херти, фонд Роберта Боша и фонд Клауса Чира, поддержали лабораторию неврологии в средней школе. В 2014 году было основано сообщество друзей. Лаборатория средней школы неоднократно привлекала внимание местных СМИ. В 2010 году он был отмечен как «Ausgewählter Ort» (выбранное место) в рамках инициативы «Deutschland - Land der Ideen» («Германия - Страна идей»).
Устав CIN требует, чтобы внешний научный консультативный совет контролировал и консультировал работу в CIN. Члены правления - всемирно известные исследователи, чьи интересы лежат в одной или нескольких областях исследований CIN. Члены правления созываются президентом Тюбингенского университета. Научно-консультативный совет посещает Тюбинген не реже одного раза в год, чтобы получить отчет о научных и структурных достижениях ЦИН, оценить работу и роль руководителей младших исследовательских групп и дать рекомендации. Затем правление обсуждает события прошлого года и готовит отчет президенту университета.
