일라나 B.비튼

Ilana B.
일라나 B.비튼
태어난
미국 뉴저지 주 프린스턴
모교프린스턴 대학교
스탠퍼드 대학교
로 알려져 있다.광유전학 및 중독에서 콜린내장의 역할
수상다니엘 X 프리드먼상
NYSCF-로버트슨 신경과학 수사관상
신경과학 분야 맥나이트 석학상
NIH 디렉터의 새로운 혁신가
과학 경력
필드신경과학
기관프린스턴 대학교

일라나 B. 비튼은 미국의 신경과학자, 프린스턴 대학의 심리 및 신경과학 교수다.Witten은 보상 학습과 의사결정을 주도하는 선조체 신경 회로 메커니즘에 초점을 맞추어 중임브릭 경로를 연구한다.

조기생활과 교육

비튼은 뉴저지 주 프린스턴에서 자랐다. 그녀의 부모님은 둘 다 프린스턴 대학교의 교수였다.[1]아버지 에드워드 위튼은 이론물리학자 겸 프린스턴대 수학과 교수였고, 어머니 치아라 나피는 물리학과 교수였다.[1]비튼은 고향에 있는 프린스턴 고등학교를 다녔고, 그 후 학부 교육을 위해 프린스턴 대학교를 다니는 집에서 가까운 곳에 머물렀다.[1]비튼의 여동생 다니엘라 비튼은 스탠포드 대학에서 수학과 생물학 학사 학위를 취득했다.[2]

프린스턴에서, 위튼은 물리학을 전공했지만, 그녀가 생물학, 특히 신경과학에 매료된 것은 그녀의 학부 과정 동안에였다.[1]프린스턴 대학 1학년 때, 위튼은 분자생물학과 유전학을 연구하면서 리 메릴 실버의 연구실에서 연구 보조로 일했다.[3]후에, 비튼은 마이클 J. 베리의 연구소에 합류했고, 그곳에서 그녀는 컴퓨터 신경 과학 분야의 학부 논문을 위한 연구를 수행했다.[4]그녀의 학부 우등논문은 "망막 신경강령의 대사효율을 위한 시험"이라는 제목이 붙었고 물리학부에서 상을 받았다.[4]비튼은 2002년 프린스턴에서 물리학 A.B.로 졸업했다.[1]

그녀의 학부 연구 경험에 영감을 받은 비튼은 2003년 스탠포드 대학에서 신경과학 대학원 교육을 받았다.[5]위튼은 에릭 크누드센의 멘토링 아래 부엉이의 중추신경계에서의 주의의 신경생물학적 메커니즘과 정보처리의 전략을 탐구했다.[6]

외양간 올빼미의 감각정보 처리

예측은 뇌가 변화하고 불확실한 환경에 대한 적절한 행동 반응을 조정하기 위해 수행하는 근본적인 신경 계산이다.[7]그녀는 비튼의 초기 졸업 작품에서 축사 부엉이의 특정 신경회로가 어떻게 운동 청각 자극의 위치를 예측하는지 탐구했다.[7]광학 구조는 외양간올빼미 뇌의 한 영역으로 부엉이가 청각적 자극을 향해 응시하는 방향을 잡는 데 도움을 주며, 이는 청각 시스템의 정보를 인코딩하는 뉴런이 청각 공간의 지형도를 만들어 내는 데 의해 가능하다.[7]위튼은 청각 자극이 움직일 때 이 지형도가 어떻게 변하는지 이해하고 싶었다.[7]그녀는 청각 수용장이 자극 위치에 따라 날카로워지고 이동한다는 것을 발견했는데, 청각장이 청각 자극의 위치를 추적하기 위해 예측적 이동을 한다는 것을 보여준다.[7]

그 후 비튼은 뇌가 다양한 감각 자극과 다양한 경로의 정보를 통합해야 할 때 어떻게 단일한 물체를 감지하는지를 탐구하는 데 관심을 갖게 되었다.[8]위튼은 헤비안 가소성 모델을 사용하여 뇌에서 물체 감지 및 표현의 기초가 되는 시냅스 가소성(synaptic pasticity)을 다른 입력의 그것과 비교한 입력의 공간 표현 차이에서 비롯한다고 제안했다.[8]그녀는 감각 입력의 각 채널에 대한 가소성의 양은 해당 채널에 대한 수용 영역의 강도와 폭에 따라 결정된다는 것을 발견했다.[8]가소성을 안내하는 더 강한 입력으로, 이것은 뇌에서 정렬된 감각 표현들의 발달과 유지를 설명할 수 있다.[8]

광유전학을 사용하여 보상 회로 해부

비튼은 2008년 박사학위를 방어한 뒤 스탠퍼드대에 머물며 칼 디세로스의 연구실에서 박사후 연구를 진행했다.[1]디세로스의 멘토링 아래에서 위텐은 광유전 기술을 사용하여 신경 회로 내에서 유전적으로 정의된 세포 유형을 해부하는 방법을 배웠고, 위텐의 특별한 관심은 뇌의 보상 회로에 있는 콜린성 뉴런이었다.[9]2010년에 발행된 사이언스지의 첫 번째 저자의 논문에서, 위튼은 핵에서 담금질 뉴런의 역할을 해부했는데, 이 뉴런은 비록 국소 뉴런의 1%만을 차지하지만 회로와 운전 행동을 조절하는 데 중요한 역할을 한다.[9]그녀는 또한 이러한 콜린거성 내동맥류가 코카인 투여에 의해 활성화되었다는 것을 발견했지만, 그것들을 침묵시키면 NaC에서 중간 크기의 가시가 있는 뉴런 활동이 증가하게 되고 생쥐의 코카인 조절을 막게 된다.[9]위튼의 발견은 소수의 뉴런 집단이 행동 결과를 중재하는 데 중요한 역할을 할 수 있다는 것을 강조하였다.[8]

비튼과 데이세롯은 선조체 아메랄드 약물 유도 조건화에서 콜린거성 내부 동맥류 억제 이후, 국가 조치계획(NAc)이나 선조체 내 콜린거성 내부 동맥류에서 광유전 기술을 사용하는 것에 대해 특허를 출원했다.[10]이들은 우선 이 기술을 이용해 설치류 모델에서 보상 행동과 중독을 더 잘 이해하고, 나중에 다핵산물을 선조체 안에 인코딩하는 오신(opsin)을 통해 인간의 중독 장애 치료에 특정 신경회로를 공략하자고 제안했다.[10]이 기술은 광학이나 전기 자극을 통해 중독으로 고통 받는 사람들을 위한 일시적인 치료 전략을 가능하게 할 것이다.[10]

그 후 비튼은 신경 보상 회로를 탐구하기 위해 쥐 모델에 광유전학을 적용하기를 원했고, 그래서 그녀는 Th::Cre and Chat::쥐의 드라이버 라인을 축소한다.[11]위튼은 이러한 새로운 드라이버 라인으로 쥐의 뇌에서 크레 의존적인 opsin을 표현하기 위해 바이러스를 주입해 도파민 뉴런 발화와 자신의 새로운 레이트 드라이버 라인의 긍정적 강화 사이의 인과관계를 명확히 했다.[11]위튼은 Th:: Cre 랫드들이 이전에는 불가능했던 광유전학을 이용하여 쥐의 특정 신경회로를 해부하는 도구의 힘을 부각시키는 세포내 자기 자극제를 만들어냈다는 것을 확인했다.[11]

비튼은 디세롯 연구소에서 4년간 연구하면서 많은 논문에서 도파민 뉴런의 역할과 선조체 내 콜린러그 회로에 대한 연구를 계속했고 공동 저자가 되었다.[12]

직업 및 연구

디세롯 연구소에서 박사 후 연구를 한 데 이어, 위튼은 2012년 프린스턴 대학교에 영입되어 프린스턴 신경과학연구소와 심리학과 내의 심리 및 신경과학 조교수가 되었다.[1]비튼은 프린스턴에서 그녀의 연구실을 시작했고, 설치류 모델에서 보상 학습과 의사 결정을 유도하는 신경 회로를 탐구하는데 전념했다.[5]비튼과 그녀의 팀은 광유전학, 설치류 행동, 전기생리학, 영상학, 컴퓨터 모델링과 같은 기법의 사용을 통해 선조체 및 기타 보상 회로 행동을 촉진하는 새로운 메커니즘을 발견할 수 있다.[5]일라나는 2018년 부교수로 승진해 프린스턴대 종신 재직권을 부여받았다.[13]

주요한 수사관으로 그녀의 역할 외에 PNI 대학원생 모집 위원회 위원회 PNI 여름 프로그램 위원회의 이 대학원생 교과 과정뿐만 아니라 많은 다른 위원회 역할을 그녀의 프린스턴 신경 과학 주민을 지원하기 위해 재설계에 대한 회원이 URMs 선택한 멤버, 위튼 일원이다.[5]위튼은 또한 프린스턴에서 많은 강의를 하고 있으며, 작동 메모리가 의사결정의 기초가 되는 방법을 이해하기 위해 7개 연구소의 NIH 자금 지원 프로젝트인 BREAM CoGS(Circuits of Cognition Systems)의 회원이다.[14]

리워드 회로 분해

2016년, 위튼과 그녀의 프린스턴 연구팀은 그들의 선조체 표적 부위에 의해 정의된 중간 뇌 도파민 뉴런의 서로 다른 모집단의 뚜렷한 기능을 조사하는 논문을 발표했다.[15]그들은 복측 선조체에 투영되는 도파민 뉴런은 등측 선조체에 투영되는 도파민 뉴런이 횡방향 선택에 강하게 반응하는 소비와 보상을 예측하는 반응에 강한 반응을 보인다는 것을 발견했다.[15]비록 두 하위 집단이 모두 보상-예측 오류를 보였지만, 위튼의 연구 결과는 뚜렷한 도파민 단자 입력 위치가 선조체 내 기능의 전문화를 지지한다는 것을 보여준다.[15]

보상 학습에 관여하는 선조체 뉴런을 계속 연구하면서, 비튼은 그들의 활동 프로필, 시냅스 가소성, 보상 학습 사이의 연관성을 조사하기 위해 콜린내구체 선조체 내동맥류에 대한 박사 후 연구에서 발견한 것으로 돌아왔다.[16]비튼과 그녀의 연구팀은 콜린거 뉴런의 활동이 멸종의 학습된 코카인-콘텍스트 연관성을 조절한다는 것을 발견했다.[16]또한, 콜린거 뉴런은 선조체의 중간 가시가 있는 뉴런에 대한 사전 시냅스 글루타마테라메이터 입력의 지속적인 감소를 중재한다.[16]이 연구는 처음으로 선조체에서 콜린내과 동맥류의 조절적 역할을 강조하였다.[16]

사회 및 공간 정보를 인코딩하는 회로

사회적 상호작용은 본질적으로 보람이 있기 때문에, 비튼은 도파민 보상 체계 내에서 사회 정보 처리를 이해하는 것에 관한 연구 프로그램의 일부를 형성하는 데 관심을 갖게 되었다.2017년, 비튼과 그녀의 팀은 핵, 편도체, 복측피질 영역으로 투영되는 사회적 행동에 관여하는 PL(Presembic) 피질 뉴런의 독특한 부분집합을 탐구했다.[17]흥미롭게도, PL-NAC 투영법의 활성화는 사회적 선호도를 감소시키는 결과를 가져왔기 때문에, 비튼과 그녀의 팀은 이 투영이 전달하는 정보가 무엇인지 이해하려고 노력했다.[17]그들은 그것이 사회적 행동을 지도할 수 있는 사회적 공간적, 사회적 정보를 모두 전달한다는 것을 발견했다.[17]

다양한 도파민 뉴런 부호화

비튼과 그녀의 동료들은 VTA의 도파민성 뉴런을 더 엄격하게 검사했다.[18]비록 이러한 뉴런들이 보상 회로와 성적으로 연관되어 있지만, 그들은 다양한 다른 행동 변수에 연루되어 있기 때문에, 비튼은 보상을 암호화하는 능력, 보상 예측 단서, 보상 역사, 공간 위치, 운동학, 행동 선택 등을 보는 데 관심이 있었다.[18]비튼과 그녀의 팀은 체내 칼슘 영상을 통해 보상 관련 변수와 비보상 관련 변수와 연관된 VTA DA 뉴런의 기능 클러스터를 발견했고, 이러한 뉴런들도 VTA 내에서 공간적으로 군집화되었다.[18]

수상 및 수상

  • 2017년 대니얼 X 프리드먼상(Daniel[19] X Freedman Prize of Excellent 기초연구 부문)
  • 2017-2022 NYSCF-로버트슨 신경과학수사관상[20]
  • 2017-2022 시몬스 글로벌 브레인 조사관[21] 협업
  • 2017-2022 BRAIN 이니셔티브 U19에 대한[22] Co-PI
  • 2015-2019 NIH R01 (NIMH로부터) 2015 PNI 혁신상[23]
  • 2014-2016 맥나이트 학자들 신경과학상[24]
  • 2014-2017 BRAIN 이니셔티브 U01에[23] 대한 Co-PI
  • 2014-2015 NARSAD 젊은 수사관상[25]
  • 2014년 에시그·엔라이트 '82 혁신기금상[26]' 수상
  • 2013~2017년 생명과학[26] 퓨 장학금
  • 2013-2015년 알프레드 P.슬론 연구 펠로우십[27]
  • 2013년 동계 컨퍼런스 뇌 연구 여행상[26]
  • 2012-2017 NIH 이사 새로운 혁신가상[26]
  • 2009-2012년 헬렌 헤이 휘트니 재단 박사후 펠로우십[26]
  • 2008년 CoSyne[26] 스와츠 여행 펠로우십
  • 2008-2006 NSF 대학원 연구 펠로우쉽[26]
  • 2002년 앨런 G.선스톤 물리학상[26]
  • 2002년 프린스턴 물리학과[26] 최우수상 수상
  • 2002년 시그마자이 연구 아너 소사이어티 후보 지명[26]
  • 프린스턴 물리학과[26] 2000 루센트 기술상
  • 1998년 에드워드 블루스타인 장학금[26]

게시를 선택하십시오.

  • 전두엽 피질에서 하강 투영되는 사회적 공간적 결합.무루간 M, 파크 M, 장 HJ, 밀러 E, 탈리아페로 J, 콕스 J, 파커 NF, 브하비 V, 즙 A, 베개 J, 위튼 IB.셀. 2017년 12월.[12]
  • 공간 작업 메모리 중 선조체 뉴런의 분리형 순차 활동 및 자극 인코딩.Akhlaghpour H, Wiskerke J, 최 JY, 탈리아페로 J, Au J, Witten IB. eLife. 2016; 10.754/eLife.19507.[12]
  • 코카인-콘텍스트 연관성이 소멸되는 동안 콜린거성 내부 동맥류, 시냅스 가소성 및 행동을 연결한다.Lee J, Finkelstein J, Choi JY, Witten IB.뉴런 2016년 [12]5월 18일
  • 중간뇌 도파민 뉴런 단자의 보상과 선택 인코딩은 선조체 대상에 따라 결정된다.파커 NF, 카메론 C, 탈리아페로 J, 최J, 리 J, 데이비드슨 T, 도 ND, 위튼 IB.자연 신경과학. 2016년 4월 25일. doi:10.1038/nn.4287.[12]
  • 중간임브릭 도파민은 가치 기반 의사결정에서 분리된 측면을 동적으로 추적하고 인과적으로 연계된다.사도리스 MP, 수감 JA, 스튜버 GD, 위튼 IB, 데이세롯 K, 카렐리 RM.비올 정신의학. 2015년 5월 15일 (10):903-11. 도이:10.1016/j.bi 심령.2014.10.024.Epub 2014년 11월 13일.[12]
  • 약물 유발 혈소 도파민 방출의 광학적 억제.맥컷천 JE, 콘 JJ, 시논 CG, 포틴 SM, 칸탁 PA, 위튼 IB, 디세롯 K, 스튜버 GD, 로이트만 MF. 전방 신경회로2014년 9월 17일 8:114. doi: 10.3389/fncir.2014.00114.eCollection 2014.[12]
  • 재조합-운전자 랫드 라인: 도파민 매개 보강재에 대한 도구, 기법 및 광유전학 적용.비튼 IB*, 스타인버그 E*, 리 SY, 다비드소TJ, 잘로쿠스키 KA, 브로스키 M, 이즈하르 O, 조 SL, 공 S, 라마크리슈난 C, 스튜버 GD, 티에 K, 자낙 P, 디세롯 K.뉴런. 2011년 12월 8일:72(5):721-33.[12]
  • 콜린거성 내부동맥류는 지역 회로 활동과 코카인 조절을 제어한다.비튼 IB*, 린 S*, 브로스키 M*, 프라카시 R*, 다이스터 I, 아니케바 P, 그라디나루 V, 라마크리슈난 C, 디세롯 K.과학2010. 330(6011):1677-81.[12]
  • 외양간 올빼미에서 청각 공간 신호의 지배적 계층.비튼 IB, 크누드센 PF, 크누드센 EI.PLoS ONE. 2010; 5(4): e10396.[12]
  • 헤비안 학습 규칙은 감각 표현을 일치시키는 데 있어서 비대칭적인 가소성을 매개한다.비튼 IB, 크누드센 EI, 솜폴린스키 H. 저널 오브 신경생리학.2008; 100(2): 1067–79.[12]
  • 부엉이의 청각 공간 지도의 동적 이동은 움직이는 소리 위치를 예측한다.비튼 IB*, Bergan JF*, Knudsen EI.Nature Neurocience 2006; 9:1439-45.[12]
  • 왜 보는 것이 믿는가: 청각과 시각의 세계를 융합하는 것이다.비튼 IB, 크누드센 EI.뉴런.2005; 48(3):489-96.[12]

참조

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