Jessica Cardin - Jessica Cardin

Jessica Cardin
MilliyetAmerikan
gidilen okulCornell Üniversitesi, Pennsylvania Üniversitesi
BilinenKombine Optogenetik ve Elektrofizyoloji, kortikal nöral devre fonksiyonunun davranışsal durum bağımlılığı
Bilimsel kariyer
AlanlarSinirbilim
KurumlarYale Tıp Fakültesi

Jessica Cardin Amerikalı sinirbilimci nörobilim doçenti olan kim Yale Üniversitesi Tıp Fakültesi. Cardin'in laboratuvarı, birincil görsel korteks nasıl hücresel ve sinaptik etkileşimler, görsel algılara ve dürtülere yol açmak için farklı davranış durumlarına ve bağlamlara esnek bir şekilde uyum sağlar. motive edilmiş davranışlar. Cardin'in laboratuvarı uyarlanabilir bilgilerini uygular kortikal hastalık modellerinde devre disfonksiyonunun nasıl ortaya çıktığını araştırmak için devre düzenlemesi.

Hayatın erken dönemi ve eğitim

Cardin, ergenlik yıllarından beri hayvan davranışları hakkında sorular soruyor.[1] Dokuzuncu sınıfta, öğrenmedeki cinsiyete dayalı farklılıkları araştırmak için model organizma olarak fareleri kullanarak evinde bir deney yaptı.[1] Kendini nörobiyoloji ve davranış okumaya adamış olan Cardin, lisans derecesini Cornell Üniversitesi Ithaca, New York'ta biyolojik bilimler okudu ve kendi evi yerine gerçek bir laboratuvarda araştırma yapmaya başladı.[2] Cornell'de Cardin, Timothy J. DeVoogd, ötücü kuşlarda öğrenme eğitimi aldı ve kadın kanaryalardaki yüksek ses merkezinin (HVC) morfolojisini ve anatomisini haritalandırdı.[3] Lisans araştırması, Beyin Araştırması Morfolojik olarak yüksek ses merkezine (HVC) giden belirli projeksiyon yollarını tanımlamak için bir tekniğin uyarlanmasına yardım etti.[3] Şarkı öğrenmede HVC'nin işlevini desteklemek için doğrudan işitsel girdi alan AreaX'e yansıyan nöronları keşfettiklerini anlatıyorlar.[3]

B.A. ile mezun olduktan sonra itibaren Cornell 1997'de Cardin, nörobilim alanında yüksek lisans eğitimine devam etti. Pensilvanya Üniversitesi.[4] UPenn'de bir kez, Cardin laboratuvarında dönüşümlü olarak Ted Abel, o sırada yeni bir öğretim üyesi, bellek depolamanın moleküler temelini çalışıyor.[5] Cardin, rotasyonu sırasında, Abel'ın hem omurgasızlarda hem de omurgalılarda hafıza baskılamasını araştıran bir inceleme yazısı yazmasına yardımcı oldu.[5] 2000 yılında Cardin, Marc Schmidt lisans derecesinde kullanılan model organizma olan ötücü kuşlara geri döndü, ancak bu sefer ötücü kuş sinir devrelerinde işitsel işlemenin davranışsal durum bağımlılığını araştırdı.[4]

Cardin, 2004 yılında doktora eğitimini tamamladı ve Philadelphia Doktora sonrası bursunu Sinirbilim Bölümü'nde tamamlamak için UPenn Tıp Fakültesi.[6] Mentorluk altında çalışmak Diego Contreras Cardin, görsel korteks hesaplamalarının dinamiklerini araştırmak için kedilerin görsel korteksindeki tek hücre çözünürlüğünde nöral aktiviteyi kaydedebildiği elektrofizyolojiye girdi.[1] Doktora sonrası eğitimini 2009 yılında tamamladı, ancak 2007-2009 yılları arasında Cardin, Christopher I. Moore -de Massachusetts Teknoloji Enstitüsü McGovern Enstitüsü bünyesinde yeni uygulamaların öncülüğünü yapmaya başladığı yer optogenetik nöral devrelerden araştırma ve kayıt yapmaya kadar.[4]

Araştırma

Cardin, lisansüstü çalışmaları sırasında, sedasyon, uyanıklık ve yüksek uyarılma gibi beyin durumlarında duyusal işlemedeki değişkenliği araştırdı.[7] Davranışsal durumların işitsel nöronların sinirsel ateşleme modellerini büyük ölçüde etkilediğini buldu.[7] Ötücü kuşlar uyurken, HVC'deki nöronlar, kuşların kendi ötüşüne yönelik seçicilikle ateşlemede artış gösterirken ötücü kuşlar uyanıkken, ateşlemede çok daha fazla değişkenlik vardır ve artık kuşun kendi şarkısına karşı seçicilik kalmaz.[7] Ayrıca, uyarılmanın HVC'nin yanıt verebilirliğini bastırdığını bulmuşlardır; bu, uyanık hallerde işitsel tepkiyi arttırmak için başka mekanizmaların da iş başında olması gerektiğini düşündürmektedir.[7]

Cardin, HVC'nin davranışsal duruma göre modüle edildiğini keşfettikten sonra, çekirdek arabirimi (NiF) olarak adlandırılan yukarı akış beyin alanının da davranışsal durum tarafından modüle edildiğini buldu.[8] Cardin, NiF'yi farmakolojik olarak inhibe ederek ve heyecanlandırarak, NiF'nin davranışsal durum bilgisinin birincil entegrasyon sitesi olduğunu buldu ve bu bilgiyi davranışsal duruma yanıt vermesini sağlamak için HVC'ye iletti.[8] Bu çalışmanın ardından Cardin, NiF nöronunun beyin durumuna yanıt vermesine özellikle NiF'deki noradrenerjik nöronların aracı olduğunu gösterdi.[9] Genel olarak, Cardin'in lisansüstü okuldaki bulguları, noradrenerjik NiF'deki nöronlar ötücü kuşlarda sesli öğrenme sırasında durum bilgisini iletmek için beyin durumunun kritik entegratörleri olarak.[9]

Doktora sonrası çalışmasında Cardin, kedilerin birincil görsel korteksindeki gama salınımlarını araştırdı.[10] Birincil görsel korteksteki hem basit hem de karmaşık hücreleri araştırdı ve her ikisi de gama frekanslarında patlarken, yalnızca basit hücrelerin görsel uyarıma karşı seçici bir uyarıcı özelliğine bağlı tepki gösterdiğini buldu. Ritmik sinaptik girdi, görsel korteksin hem basit hem de karmaşık hızlı ritmik patlama hücrelerinde görsel olarak uyarılmış aktiviteyi yönlendirdiğinden, Cardin bu hücrelerin uyaranla yönlendirilen gama salınımlarını neokorteks boyunca dağıtabileceğini öne sürüyor.[10]

Bu makaleyi takiben, Cardin ve ekibi birincil görsel kortekste kazanç modülasyonunun varlığını doğruladı.[11] Kazanç modülasyonu, yanıt genliğinin seçiciliği değiştirmeden değiştirildiği sinirsel bir fenomendir.[11] Cardin ve ekibi, kedinin birincil görsel korteksinde hücre içi kayıtlar gerçekleştirdi ve kazanç modülasyonunun, hızla değişen duyusal bağlam ve sinaptik aktivasyon dinamikleri tarafından anında belirlendiğini buldu.[11]

Görsel sisteme odaklandıktan sonra, Cardin kısa bir doktora sonrası pozisyonu gerçekleştirdi. M.I.T. nerede öğrendi optogenetik ve daha önce UPenn'deki doktora sonrası bölümünde yaptığı bulguları ilerletmek için teknolojiyi yeni şekillerde kullandı. Cardin, hızlı yükselen gama hipotezi için deneysel desteği aydınlatmaya yardımcı oldu.[12] Hızlı yükselmeyi buldular internöronlar optogenetik manipülasyon yoluyla 8 ila 200 Hz arasındaki frekanslarda sürüldüğünde gama salınımlarını güçlendirdi.[12] Ayrıca, nöral aktivitesi düşük frekanslarda güçlendirilen piramidal nöronlar için durumun böyle olmadığını gösterdiler.[12] Genel olarak, ağ aktivitesi durumlarının hücre tipine özgü kullanılarak in vivo yürütülebileceğini gösterdiler. optogenetik.[12] Bu makaleyi takiben, Cardin ve bir araştırma ekibi, hem nöronları optogenetik olarak uyarmak hem de elektrofizyolojik preparatları kullanarak in vivo uyarılmış aktiviteyi kaydetmek için bir protokol geliştirdiler.[13] Teknolojileri, araştırmacıların beyindeki belirli sinir popülasyonlarının rolleri hakkında her zamankinden çok daha fazla özgüllükle sorular sormalarını sağladı.[13]

Kariyer

2010 yılında Cardin, Yale Üniversitesi Tıp Fakültesi Nörobiyoloji Bölümünde Yardımcı Doçent oldu.[6] 2012 yılında Yale'deki Kavli Sinirbilim Enstitüsü'ne üye oldu.[6] Cardin'in laboratuvarı, hücresel ve sinaptik etkileşimlerin görsel algılara yol açmak ve motive edilmiş davranışları yönlendirmek için farklı davranış durumlarına ve çevresel bağlamlara nasıl esnek bir şekilde uyum sağladığını anlamak için kortikal sinir devrelerini araştırıyor.[14] Cardin'in laboratuvarı, devre disfonksiyonunun hastalık modellerinde nasıl ortaya çıktığını araştırmak için adaptif kortikal devre düzenlemesi hakkındaki bilgilerini daha da uygular.[14] Cardin, laboratuvardaki rollerine ek olarak, Allen Institute Danışmanı olarak Brain Science Mindscope Danışma Konseyi'nde yer almaktadır.[15] ve 2009'dan beri COSYNE Konferansı'nın organizasyonunda ve planlamasında bütünsel olarak yer almaktadır.[14]

Sinir Devrelerinde Fonksiyonel Esneklik

Cardin, beynin daha fazla nörona ihtiyaç duymadan nasıl işleyebileceğini anlamakla ilgileniyor ve belirli davranış durumlarına özel.[14] Nöronlar, farklı ortamlara ve uyarılma durumlarına çok hızlı tepki verebildikleri ve uyum sağlayabildikleri için, Cardin ve ekibi, farklı uyanma durumları arasındaki geçişleri yöneten sinirsel aktiviteyi araştırdı.[16] Sakin durumlarla karşılaştırıldığında artan uyarılma durumları, kendiliğinden sinirsel ateşlemeyi bastırdı ve görsel yanıtların sinyal-gürültü oranını artırdı.[16] Bulguları, nöronların farklı durumlarda farklı davranışlarına ve kortikal devrelerdeki şekillendirilebilir aktivite modellerinin hem uyarılma durumu hem de hareket tarafından farklı şekillerde yönlendirildiğine işaret etti.[16]

Bu çalışmanın ardından, Cardin ve ekibi in vivo kalsiyum görüntülemeyi kullanarak görsel çevre hakkındaki benzersiz bilgileri kodlayıp aşağı akış yapılarına aktarıp aktarmadıklarını belirlemek için görsel korteksteki üç farklı projeksiyon nöron popülasyonunu incelediler.[17] Spesifik projeksiyon popülasyonlarının, davranışı bilgilendirmek için işlevsel olarak farklı yollarla görsel bilgiyi aşağı akış hedeflerine işlediğini ve yönlendirdiğini buldular.[17]

Cardin ve ekibi yakın zamanda[ne zaman? ] rolünü araştırdı vazoaktif bağırsak peptidi (VIP) kortikal nöral devre düzenlemesinde internöronları ifade eder.[18] Kritik bir sinyal reseptörünü kaldırarak, ErbB4 VIP nöronlarından Cardin ve ekibi, duyusal işlemede eksiklikler ve kortikal durum bağımlılığının düzensizliğinin önceki deneylerde kortikal işlev için önemli olduğunu gördüler.[18] İlginç bir şekilde, sinirsel devre fonksiyonundaki düzensizlik ergenlik döneminde ortaya çıktı, ErbB4 gelişimde kaldırılmış olsa da, kortikal devre gelişimindeki gelişimsel anormalliklerin yaşamın ilerleyen dönemlerine kadar mevcut olmayabileceğini, beyinle ilgili birçok hastalığın prognozunu taklit ettiğini ve onların içgörüsüne ışık tuttuğunu öne sürüyor. muhtemelen gelişimsel kökenler.[18]

Ödüller ve onurlar

  • 2018 Allen Institute Seçkin Seminer Serisi[19]
  • 2015 Smith Ailesi Biyomedikal Araştırmada Mükemmellik Ödülü[20]
  • 2014 McKnight Scholar Ödülü[21]
  • 2012 Alfred P. Sloan Bursu[22]
  • 2011 NARSAD Genç Araştırmacı Ödülü[23]
  • 2010 Sinirbilimde Klingenstein Burs Ödülü [24]
  • 2005 Kirschtein Bireysel Doktora Sonrası NRSA Araştırma Bursu[6]
  • 2004 Üstün Nörobilim Tez Araştırması için Flexner Ödülü - Pennsylvania Üniversitesi[6]
  • 1996 Howard Hughes Lisans Bursu - Cornell Üniversitesi[6]

Yayınları seçin

  • Miri ML, Vinck M, Pant R, Cardin J. Değişen hipokampal interneuron aktivitesi iktal başlangıçtan önce gelir. Elife. 7. PMID 30387711 DOI: 10.7554 / eLife.40750[25]
  • Batista-Brito, R. *, Vinck, M. *, Ferguson, K.A., Chang, J., Laubender D., Lur, G., Ramakrishnan, C., Deisseroth K., Higley, M.J. ve Cardin, J.A. VIP İnterneuronların Gelişimsel İşlev Bozukluğu Kortikal Devreleri Bozar. Neuron 2017, 95: 884-95. * Ortak ilk yazarlar.[18]
  • Cardin, J.A. Beynin hareket halindeyken anlık görüntüleri: Gama salınımlarının merceği aracılığıyla yerel devre etkileşimleri. J Neurosci 2016, 36: 10496-10504.[26]
  • Vinck, M. *, Batista-Brito, R. *, Knoblich, U., Cardin, J.A. Uyarılma ve hareket, kortikal aktivite modellerine ve görsel kodlamaya belirgin katkılar sağlar. Neuron 2015, 86,740-54. * Ortak ilk yazarlar[26]
  • Cardin, J.A. Yerel devreleri in vivo incelemek: Kortikal aktivitenin inhibe edici regülasyonunu keşfetmek için entegre optogenetik ve elektrofizyoloji yaklaşımları. J Physiol Paris 2012, 106, 104–11.[26]
  • Cardin, J.A., E.M. Carlén, K. Meletis, U. Knoblich, F. Zhang, K. Deisseroth, L.H. Tsai ve C.I. Moore. Channelrhodopsin-2'nin hücre tipine özgü ekspresyonu kullanılarak in vivo olarak hedeflenen optogenetik stimülasyon ve nöronların kaydı. Nature Protocols 2010, 5: 247-254.[26]
  • Cardin, J.A., E.M. Carlén, K. Meletis, U. Knoblich, F. Zhang, K. Deisseroth, L.H. Tsai ve C.I. Moore. Hızlı yükselen hücrelerin sürülmesi gama ritmini tetikler ve duyusal tepkileri kontrol eder. Nature 2009, 459: 663-7.[26]
  • Cardin, J.A., L.A. Palmer ve D. Contreras. Birincil görsel korteks nöronlarında uyarana bağlı kazanç modülasyonunun altında yatan hücresel mekanizmalar. Neuron 2008, 59: 150-160.[26]
  • Cardin, J.A., L.A. Palmer ve D. Contreras. Birincil görsel korteksteki basit ve karmaşık Hızlı Ritmik Patlama hücrelerinde uyarana bağlı gama (30-50 Hz) salınımları. J Neurosci 2005, 25: 5339-50.[10]
  • Cardin, J.A. ve M.F. Schmidt. Çoklu sensorimotor şarkı sistemi çekirdeklerindeki işitsel tepkiler, davranışsal durum tarafından birlikte modüle edilir. J Neurophysiol 2004, 91: 2148-63.[26]
  • Cardin, J.A. ve M.F. Schmidt. Noradrenerjik girdiler, kuş şarkı sistemindeki işitsel tepkilerin durum bağımlılığına aracılık eder. J Neurosci 2004, 24: 7745-53.[26]
  • Cardin, J.A. ve M.F. Schmidt. Şarkı sistemi işitsel yanıtları stabildir ve sedasyon sırasında yüksek düzeyde ayarlanır, uyanıklık sırasında hızla modüle edilir ve seçilemez ve uyarılma ile bastırılır. J Neurophysiol 2003, 90: 2884–2899.[26]
  • Cardin, J.A. ve T. Abel. Bellek baskılayıcı genler: sinaptik esneklik ve bellek depolama arasındaki ilişkiyi geliştirmek. J Neurosci Res 1999, 58: 10-23.[26]
  • Benton, S, J.A. Cardin ve T.J. DeVoogd. Kadın kanaryaların yüksek ses merkezindeki X-projeksiyon nöronlarının Lucifer Yellow dolgusu. Brain Research 1998, 799: 138-147.[26]

Referanslar

  1. ^ a b c Jess Cardin. WiN Hikayeleri. Alındı 2020-05-02.
  2. ^ "Jessica Cardin, Doktora". Sinirbilim. Alındı 2020-05-02.
  3. ^ a b c Benton, Stacey; Cardin, Jessica A; DeVoogd, Timothy J (1998-07-13). "Dişi kanaryaların yüksek ses merkezindeki X bölgesini yansıtan nöronların Lucifer Yellow dolgusu". Beyin Araştırması. 799 (1): 138–147. doi:10.1016 / S0006-8993 (98) 00485-5. ISSN  0006-8993. PMID  9666104.
  4. ^ a b c "Neurotree - Jessica A. Cardin". neurotree.org. Alındı 2020-05-02.
  5. ^ a b Cardin, J. A .; Abel, T. (1999-10-01). "Bellek baskılayıcı genler: sinaptik esneklik ve bellek depolama arasındaki ilişkiyi geliştirmek". Sinirbilim Araştırmaları Dergisi. 58 (1): 10–23. doi:10.1002 / (SICI) 1097-4547 (19991001) 58: 1 <10 :: AID-JNR3> 3.0.CO; 2-2. ISSN  0360-4012. PMID  10491568.
  6. ^ a b c d e f "Jessica Cardin, Doktora". Yale Tıp Fakültesi. Alındı 2020-05-02.
  7. ^ a b c d Cardin, Jessica A .; Schmidt, Marc F. (Kasım 2003). "Şarkı sistemi işitsel tepkileri sabittir ve sedasyon sırasında yüksek düzeyde ayarlanır, uyanıklık sırasında hızla modüle edilir ve seçilemez ve uyarılma ile bastırılır". Nörofizyoloji Dergisi. 90 (5): 2884–2899. doi:10.1152 / jn.00391.2003. ISSN  0022-3077. PMID  12878713.
  8. ^ a b Cardin, Jessica A .; Schmidt, Marc F. (2004-05-01). "Çoklu Sensorimotor Şarkı Sistemi Çekirdeklerindeki İşitsel Yanıtlar Davranışsal Durumla Birlikte Modüle Edilir". Nörofizyoloji Dergisi. 91 (5): 2148–2163. doi:10.1152 / jn.00918.2003. ISSN  0022-3077. PMID  14724261.
  9. ^ a b Cardin, Jessica A .; Schmidt, Marc F. (2004-09-01). "Noradrenerjik Girdiler, Kuş Şarkı Sistemindeki İşitsel Yanıtların Durum Bağımlılığına Aracıdır". Nörobilim Dergisi. 24 (35): 7745–7753. doi:10.1523 / JNEUROSCI.1951-04.2004. ISSN  0270-6474. PMID  15342742.
  10. ^ a b c Cardin, Jessica A .; Palmer, Larry A .; Contreras, Diego (2005-06-01). "Birincil Görsel Korteksteki Basit ve Karmaşık Hızlı Ritmik Patlayan Hücrelerde Uyarana Bağlı γ (30-50 Hz) Salınımlar". Nörobilim Dergisi. 25 (22): 5339–5350. doi:10.1523 / JNEUROSCI.0374-05.2005. ISSN  0270-6474. PMID  15930382.
  11. ^ a b c Cardin, Jessica A .; Palmer, Larry A .; Contreras, Diego (2008-07-10). "Vivo'da Birincil Görsel Korteks Nöronlarında Uyarana Bağlı Kazanç Modülasyonunun Altında Yatan Hücresel Mekanizmalar". Nöron. 59 (1): 150–160. doi:10.1016 / j.neuron.2008.05.002. ISSN  0896-6273. PMC  2504695. PMID  18614036.
  12. ^ a b c d Cardin, Jessica A .; Carlén, Marie; Meletis, Konstantinos; Knoblich, Ulf; Zhang, Feng; Deisseroth, Karl; Tsai, Li-Huei; Moore, Christopher I. (Haziran 2009). "Hızlı yükselen hücrelerin kullanılması gama ritmini tetikler ve duyusal tepkileri kontrol eder". Doğa. 459 (7247): 663–667. doi:10.1038 / nature08002. ISSN  1476-4687. PMC  3655711. PMID  19396156.
  13. ^ a b Cardin, Jessica A .; Carlén, Marie; Meletis, Konstantinos; Knoblich, Ulf; Zhang, Feng; Deisseroth, Karl; Tsai, Li-Huei; Moore, Christopher I. (Şubat 2010). "Channelrhodopsin-2'nin hücre tipine özgü ekspresyonunu kullanarak in vivo hedeflenen optogenetik stimülasyon ve nöronların kaydı". Doğa Protokolleri. 5 (2): 247–254. doi:10.1038 / nprot.2009.228. hdl:1721.1/92883. ISSN  1750-2799. PMID  20134425.
  14. ^ a b c d "Araştırma - Cardin Lab". cardinlab.org. Alındı 2020-05-02.
  15. ^ Jessica Cardin. alleninstitute.org. Alındı 2020-05-02.
  16. ^ a b c Vinck, Martin; Batista-Brito, Renata; Knoblich, Ulf; Cardin Jessica A. (2015-05-06). "Uyandırma ve Hareket Kortikal Aktivite Modellerine ve Görsel Kodlamaya Belirgin Katkı Sağlar". Nöron. 86 (3): 740–754. doi:10.1016 / j.neuron.2015.03.028. ISSN  0896-6273. PMID  25892300.
  17. ^ a b Lur, Gyorgy; Vinck, Martin A .; Tang, Lan; Cardin, Jessica A .; Higley, Michael J. (2016-03-22). "Katman 5 Kortikal Alt Ağlarına Göre Projeksiyona Özgü Görsel Özellik Kodlaması". Hücre Raporları. 14 (11): 2538–2545. doi:10.1016 / j.celrep.2016.02.050. ISSN  2211-1247. PMID  26972011.
  18. ^ a b c d Batista-Brito, Renata; Vinck, Martin; Ferguson, Katie A .; Chang, Jeremy T .; Laubender, David; Lur, Gyorgy; Mossner, James M .; Hernandez, Victoria G .; Ramakrishnan, Charu; Deisseroth, Karl; Higley Michael J. (2017/08/16). "VIP İnterneuronların Gelişimsel İşlev Bozukluğu Kortikal Devreleri Bozar". Nöron. 95 (4): 884–895.e9. doi:10.1016 / j.neuron.2017.07.034. ISSN  0896-6273. PMC  5595250. PMID  28817803.
  19. ^ Jessica Cardin | Allen Institute Seçkin Seminer Serisi, alındı 2020-05-02
  20. ^ "Biyomedikal Araştırmada Mükemmellik için Smith Ailesi Ödülleri Programı 2015 Ödülü Sahipleri" (PDF). anlambilimci. Alındı 2 Mayıs, 2020.
  21. ^ "Ödül Alanlar". McKnight Vakfı. Alındı 2020-05-02.
  22. ^ "Alfred P. Sloan Araştırma Bursları 2012" (PDF). math.unm. Alındı 2 Mayıs, 2020.
  23. ^ "Akıl hastalarının savunucusu genç bilim adamlarını destekliyor". Yale Tıp Fakültesi. Alındı 2020-05-02.
  24. ^ "Esther A. ve Joseph Klingenstein Fund, Inc.". www.klingfund.org. Alındı 2020-05-02.
  25. ^ Miri, Mitra L; Vinck, Martin; Pantolon, Rima; Cardin Jessica A (2018-11-02). Westbrook, Gary L; Schevon Catherine (editörler). "Değişen hipokampal interneuron aktivitesi iktal başlangıcından önce gelir". eLife. 7: e40750. doi:10.7554 / eLife.40750. ISSN  2050-084X. PMC  6245730. PMID  30387711.
  26. ^ a b c d e f g h ben j k "Yayınlar - Cardin Lab". cardinlab.org. Alındı 2020-05-02.