Joe Z. Tsien
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Joe Z. Tsien es un neurocientífico que fue pionero en la neurogenética Cre / lox a mediados de la década de 1990, [1] una caja de herramientas versátil para que los neurocientíficos estudien las complejas relaciones entre genes, circuitos neuronales y comportamientos. [2] También es conocido como el creador del ratón inteligente Doogie a finales de la década de 1990 mientras era miembro de la facultad de la Universidad de Princeton. [3] [4] Recientemente, desarrolló la Teoría de la Conectividad en un esfuerzo por explicar el origen de la inteligencia, o el principio de diseño básico que subyace a la computación y la inteligencia del cerebro. [5] [6]La teoría establece que la computación cerebral está organizada por una lógica de permutación basada en el poder de dos en la construcción de conjuntos de células, los bloques de construcción básicos de los circuitos neuronales. [7] La teoría ha recibido la validación inicial de experimentos. El descubrimiento de esta lógica computacional básica del cerebro puede tener importantes implicaciones para el desarrollo de la inteligencia artificial general.

Educación

Tsien obtuvo su licenciatura en Biología / Fisiología de la Universidad Normal del Este de China en Shanghai (1984). Tsien obtuvo su Ph.D. en Biología Molecular de la Universidad de Minnesota en 1990.

Carrera profesional

A principios y mediados de la década de 1990, Tsien trabajó con dos premios Nobel, el Dr. Eric Kandel en la Universidad de Columbia y el Dr. Susumu Tonegawa en el MIT. En 1997, Tsien se convirtió en miembro de la facultad del Departamento de Biología Molecular de la Universidad de Princeton, donde diseñó y creó genéticamente Doogie, un ratón inteligente. En 2007, Tsien lanzó el PROYECTO DE DESCODIFICACIÓN CEREBRAL bajo el cual ha dirigido un equipo de neurocientíficos, informáticos y matemáticos para registrar y descifrar sistemáticamente los códigos neuronales en el cerebro del ratón, con fondos financiados en parte por Georgia Research Alliance.  El proyecto de decodificación del cerebro de Tsien ha proporcionado un caso de prueba valioso e inspiración para que otros neurocientíficos de Europa y Estados Unidos inicien proyectos a gran escala como la iniciativa BRAIN y los proyectos Human BRAIN en 2013.

Tsien trabaja actualmente en China y continúa sirviendo como director del Consorcio del Proyecto Internacional de Decodificación de Cerebros.

Investigar

Tsien fue pionera en técnicas genéticas específicas de tipo celular y subregión cerebral mediadas por Cre-loxP en 1996, [2] permitiendo a los investigadores manipular o introducir cualquier gen en una región específica del cerebro o un tipo dado de neurona . [1] Esta técnica transformadora ha llevado a NIH Blueprint for Neuroscience Research a lanzar varios proyectos de recursos de ratón Cre-driver. Durante los últimos 20 años, la neurogenética mediada por recombinación Cre-lox se ha convertido en una de las plataformas tecnológicas más poderosas y versátiles para la eliminación de genes específicos de células, sobreexpresión transgénica, rastreo de circuitos neuronales , Brainbow , optogenética., CLARIDAD, imágenes de voltaje y genética química . [1] [8] [9]

Tsien también es ampliamente conocido como el creador del ratón inteligente Doogie . [10] Mientras trabajaba como profesor en la Universidad de Princeton, Tsien ha especulado que una de las subunidades del receptor NMDA puede ser la clave para un aprendizaje y una memoria superiores a edades tempranas. En consecuencia, su laboratorio diseñó genéticamente un ratón transgénico en el que sobreexpresaron la subunidad NR2B del receptor NMDA en la corteza del ratón y el hipocampo . En 1999, su equipo informó que el ratón transgénico, apodado Doogie, demostró tener una plasticidad sináptica mejorada y un aprendizaje y retención mejorados, así como una mayor flexibilidad para aprender nuevos patrones. [3]El descubrimiento del NR2B como factor genético clave para la mejora de la memoria llevó a otros investigadores a descubrir más de dos docenas de genes para la mejora de la memoria, muchos de los cuales regulan la vía NR2B. [11] Una de las estrategias de mejora de la memoria basadas en NR2B, a través de suplementos dietéticos de un ion de magnesio que penetra en el cerebro , el L-treonato de magnesio , se encuentra actualmente en ensayos clínicos para mejorar la memoria . [12] [13]

Tsien también ha hecho varios otros descubrimientos importantes, incluido el mecanismo de ensamblaje celular unificado para explicar cómo se generan la memoria episódica y la memoria semántica en los circuitos de memoria. [14] [15] [16] Su laboratorio también descubrió las células del nido en el cerebro del ratón, revelando cómo los animales reconocen el concepto abstracto de nido o hogar. [17] [18]

Tsien es también el primero en demostrar que los genes defectuosos de la enfermedad de Alzheimer (por ejemplo, la presenilina-1) alteran la neurogénesis adulta en la circunvolución dentada del hipocampo, [19] revelando el papel de la neurogénesis adulta en la eliminación de la memoria. [20] [21]

Además, Tsien ha desarrollado un método capaz de borrar selectivamente un recuerdo de elección, como un recuerdo de miedo en particular, en el cerebro del ratón. [22] [23]

Tsien también demostró que el receptor NMDA en el circuito de la dopamina juega un papel crucial en la formación del hábito. [24] [25] [26]

Tsien lidera actualmente un equipo de neurocientíficos, informáticos y matemáticos, que están trabajando en el Brain Decoding Project, [27] un esfuerzo de mapeo de la actividad cerebral a gran escala, que él y sus colegas han iniciado desde 2007 con el apoyo de Georgia. Alianza de Investigación (GRA). [28]

En 2015, Tsien desarrolló la Teoría de la Conectividad para explicar el principio de diseño sobre el cual la evolución y el desarrollo pueden construir el cerebro para que sea capaz de generar inteligencia. [5] [6] Esta teoría ha hecho seis predicciones que han recibido evidencia de apoyo por un conjunto reciente de experimentos tanto en el cerebro del ratón como en el cerebro del hámster. [7] En esencia, la Teoría de la Conectividad predice que los conjuntos de células en el cerebro no son aleatorios, sino que deben ajustarse a la ecuación basada en el poder de dos, N = 2 i- 1, para formar el bloque de construcción preconfigurado denominado motivo de conectividad funcional (FCM). En lugar de usar una sola neurona como unidad computacional en algunos cerebros extremadamente simples, la teoría denota que en la mayoría de los cerebros, un grupo de neuronas que exhiben propiedades de sintonización similares, denominadas como una camarilla neuronal , debería servir como unidad básica de procesamiento de computación (CPU). . Definido por la ecuación basada en potencias de dos, N = 2 i- 1, cada FCM consta de camarillas de neuronas de proyección principal (N), que van desde aquellas camarillas específicas que reciben entradas de información específicas (i) hasta aquellas camarillas generales y subgenerales que reciben varias entradas convergentes combinatorias. Como lógica evolutivamente conservada, su validación requiere demostraciones experimentales de las siguientes tres propiedades principales: 1) Prevalencia anatómica: los MFC son frecuentes en los circuitos neuronales, independientemente de las formas anatómicas generales; 2) Conservación de especies: los MCA se conservan en diferentes especies animales; y 3) Universalidad cognitiva: los FCM sirven como una lógica computacional universal a nivel de ensamblaje de células para procesar una variedad de experiencias cognitivas y comportamientos flexibles. Más importante aún, esta teoría de la conectividadpredice además que el patrón de conectividad combinatoria de específico a general dentro de los FCM debería estar preconfigurado por la evolución y emerger de forma innata del desarrollo como primitivas computacionales del cerebro. Este principio de diseño propuesto también puede explicar el algoritmo computacional y de propósito general del neocórtex. Este principio de diseño propuesto de la inteligencia puede ser examinado a través de varios experimentos y también puede ser modelado por ingenieros neuromórficos e informáticos. La misma lógica de permutación basada en el poder de dos se ha descrito recientemente para los procesos de recuperación léxica en humanos, lo que muestra paralelismos con la base informática de la computadora cuántica. [29] [30]Sin embargo, el Dr. Joe Tsien advierte que la inteligencia artificial general basada en los principios del cerebro puede traer grandes beneficios y, potencialmente, riesgos aún mayores. [31]

Reconocimiento

Tsien ha recibido premios por sus contribuciones a la investigación, que incluyen:

  • Premio Científico Distinguido 2012 de la Sociedad Internacional de Genética Neural y del Comportamiento
  • Premio Keck Distinguished Young Scholar
  • Premio Burroughs Wellcome Young Investigator
  • Premio al Logro Científico de la Asociación de Chino Americanos
  • Premio Beckman Young Investigator

Ciencia popular

Tsien ha contribuido con artículos a Scientific American en las áreas de neurociencia de mejora de la memoria y decodificación de la memoria. [4] [32] Ha escrito capítulos sobre aprendizaje y memoria para varios libros de texto populares.

Historiografía

Según el libro de la dinastía Song, Tongzhi, el apellido Qian (Tsien) desciende de uno de los cinco emperadores legendarios ( Zhuanxu , emperador mitológico de la antigua China, dinastía Shang , chino: 商朝). El emperador Zhuanxu (chino: trad. 顓 頊, simp. 颛 顼, pinyin Zhuānxū), también conocido como Gaoyang (t 高 陽, s ​​高 阳, p Gāoyáng), nieto del primer emperador chino conocido como Emperador Amarillo, gobernó el valle del río Amarillo. , el origen de China, en el segundo milenio a. C. desde el 2514 a. C. - 2436 a. C. (Edad del Bronce Antiguo). Durante el período de las Cinco Dinastías y los Diez Reinos (907-960), el rey Qian Liu y sus descendientes gobernaron el reino independiente de Wuyue.en el sureste de China. Joe Tsien nació en 1962 en Wuxi y es la 42ª generación de descendientes de Qian Liu.

Referencias

  1. ^ a b c Tsien y col. (1996). "Knockout genético restringido por subregión y tipo celular en cerebro de ratón" . Celular . 87 (7): 1317-1326. doi : 10.1016 / S0092-8674 (00) 81826-7 . PMID  8980237 . S2CID  863399 .Mantenimiento de CS1: utiliza el parámetro de autores ( enlace )
  2. ^ a b Tsien JZ. (2016). Neurogenética Cre-lox: 20 años de aplicaciones versátiles en la investigación y el conteo del cerebro ... Frente. Gineta. | doi: 10.3389 / fgene.2016.00019. http://journal.frontiersin.org/article/10.3389/fgene.2016.00019/abstract
  3. ^ a b Tang, YP; Shimizu, E; Dube, GR; Rampon, C; Kerchner, GA; Zhuo, M; Liu, G; Tsien, JZ (septiembre de 1999). "Mejora genética del aprendizaje y la memoria en ratones". Naturaleza . 401 (6748): 63–9. Código Bib : 1999Natur.401 ... 63T . doi : 10.1038 / 43432 . PMID 10485705 . S2CID 481884 .  
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  5. ↑ a b Tsien, JZ (2016). "Principios de la inteligencia: sobre la lógica evolutiva de los cerebros" . Parte delantera. Syst. Neurosci . 9 : 186. doi : 10.3389 / fnsys.2015.00186 . PMC 4739135 . PMID 26869892 .  
  6. ↑ a b Tsien, JZ (noviembre de 2015). "Un postulado sobre la lógica de cableado básico del cerebro" . Trends Neurosci . 38 (11): 669–71. doi : 10.1016 / j.tins.2015.09.002 . PMC 4920130 . PMID 26482260 .  
  7. ^ a b Xie y col. (2016). "La computación del cerebro se organiza a través de la lógica de permutación basada en el poder de dos" . Fronteras en neurociencia de sistemas . 10 : 95. doi : 10.3389 / fnsys.2016.00095 . PMC 5108790 . PMID 27895562 .  Mantenimiento de CS1: utiliza el parámetro de autores ( enlace )
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  32. ^ Tsien, El código de la memoria , Scientific American, julio de 2007; http://redwood.psych.cornell.edu/courses/psych512fall07/papers/Tsien_memorycode_07.pdf

enlaces externos

  • Alianza de Investigación de Georgia
  • Universidad de Augusta
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