El Centro Werner Reichardt de Neurociencia Integrativa (CIN) es la plataforma común para la neurociencia de sistemas en la Universidad de Tübingen en Alemania. Se instaló como un clúster de excelencia en el marco de la Iniciativa de Excelencia en 2007/2008. Alrededor de 90 científicos con sus grupos de investigación, 21 de los cuales actualmente reciben el apoyo de fondos de iniciativas de excelencia, forman parte de la membresía del CIN. [1] El enfoque de su trabajo es la investigación básica en neurobiología de sistemas . Basado en un enfoque interdisciplinario e integrador, engloba proyectos arraigados en biología , medicina, física , informática e ingeniería , así como cognición y neurofilosofía . [2]
El homónimo Werner Reichardt fue pionero en la investigación de los principios fundamentales de la visión y el procesamiento de la información.
Historia
El CIN se solicitó con éxito como un grupo de excelencia a partir de la segunda parte de la primera ronda de la Iniciativa de Excelencia (solicitud: 2006/2007; proyectos a partir del 1 de noviembre de 2007). Fue inaugurado oficialmente el 8 de diciembre de 2008. [3] En la fundación del clúster, otros 23 miembros fundadores se unieron a 25 investigadores principales (IP). [4] El CIN está pensado como una plataforma común para el intercambio, la coordinación y la cooperación dentro de la comunidad de neurociencia de Tübingen. Ha desarrollado dinámicamente su membresía, que ahora abarca a unos 90 neurocientíficos de Tubinga elegidos en función de criterios científicos.
Cuando la Iniciativa de Excelencia entró en su segunda ronda (solicitud: 2010/2011; proyectos a partir del 1 de noviembre de 2012), el CIN solicitó y recibió una extensión de cinco años de financiación y apoyo. En ese año, la Universidad de Tübingen también solicitó con éxito el apoyo de la Iniciativa de Excelencia con su escuela de investigación y estrategia institucional. [5]
Desde que se mudó a principios de 2012 (ceremonia de inauguración oficial: 14 de mayo de 2012), el CIN ha estado en su casa en un edificio propio en el campus de Schnarrenberg del Hospital Universitario de Tubinga. Está situado junto a instituciones vecinas tanto desde el punto de vista topológico como científico, entre el Instituto Hertie de Investigación Clínica del Cerebro (HIH) por un lado y el Centro Alemán de Enfermedades Neurodegenerativas (DZNE) por el otro. [6] Antes de mudarse a su edificio actual, el CIN se instaló en un edificio del Parque Tecnológico de Tübingen-Reutlingen, muy cerca del campus de Tübingen Max Planck.
Desde sus inicios, el CIN ha sido dirigido por su portavoz, el neurobiólogo Dr. Peter Thier , quien también es director del Departamento de Neurología Cognitiva del Centro de Neurología / Instituto Hertie de Investigación Clínica del Cerebro en el Hospital Universitario de Tubinga. [7]
Enfoque científico y preguntas de investigación
La investigación en el CIN se centra en la doble cuestión de cómo el cerebro genera sus funciones (como la percepción , la memoria , la emoción , la comunicación , las habilidades motoras ) y cómo las enfermedades (como el Alzheimer , el Parkinson , la ELA , etc.) afectan estas funciones. [8]
Los investigadores del CIN buscan responder a estas preguntas utilizando un enfoque integrador que abarca múltiples niveles de observación. Estos niveles van desde el nivel más bajo de la base genética, celular y molecular de las funciones cerebrales a través de niveles intermedios de estructuras de redes neuronales más grandes que permiten el procesamiento de la información hasta la observación de alto nivel de los principios que gobiernan la cognición y el comportamiento .
Estos diferentes niveles de observación requieren diferentes métodos científicos, lo que da como resultado diferentes formas en las que los resultados de la investigación pueden traducirse en medicina e ingeniería.
La investigación en el CIN se divide aproximadamente en cinco áreas de investigación. [9] Tres áreas de investigación se definen por el nivel compartido de observación de los grupos de investigación que participan en ellas: el nivel celular ("La base sensorial y neuronal de la función cerebral integradora (Nivel celular)"), el nivel de red ("El nivel sensorial y base neuronal de la función cerebral integradora (nivel de red) ") y el nivel cognitivo-conductual (" Cognición y comportamiento que se originan a partir de funciones cerebrales integradoras (nivel cognitivo) ". Todas estas áreas emplean métodos de neurociencia computacional que complementan los enfoques de investigación biológica y cognitiva.
A estos tres se suman dos áreas de investigación de carácter más global que enfatizan el desarrollo de métodos y la traducción a aplicaciones. El área de investigación “Diseño de las herramientas para investigar las funciones cerebrales de integración (Herramientas avanzadas)” se centra en imágenes técnicas, mientras que el área de investigación “relacionadas con el cerebro aplicaciones y neuroprótesis técnicos (Neurotechnology)” tiene como objetivo promover métodos innovadores de rehabilitación y prótesis y desarrollar neurotecnología basada sobre investigación básica neurobiológica.
Métodos
Debido a sus múltiples niveles de observación, los investigadores del CIN emplean una amplia gama de métodos. [10] En lo que respecta a la investigación del cerebro humano, las técnicas de imagen no invasivas como la electroencefalografía (EEG) y la magnetoencefalografía (MEG) son muy importantes. Las mediciones tomadas con estos métodos cuentan con una resolución temporal muy alta, pero una resolución espacial comparativamente baja. [11] Afortunadamente, es posible establecer puntos de referencia anatómicos para estos métodos electrofisiológicos cuando se combinan con imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI), ya que fMRI alcanza resoluciones espaciales aproximadamente dos órdenes de magnitud mayores. Para mejorar aún más la resolución espacial de la resonancia magnética, los grupos de investigación del CIN investigan el potencial de la alta tecnología de campo, por ejemplo, un escáner de resonancia magnética experimental de 9,4 Tesla para escanear el cerebro de sujetos de prueba humanos, y un escáner de 14,1 Tesla para animales pequeños, ambos en uso en el Instituto Max Planck de Cibernética Biológica bajo la égida del profesor del CIN Klaus Scheffler . [12] Para las imágenes moleculares no invasivas, los grupos de investigación de CIN también combinan la resonancia magnética con la tomografía por emisión de positrones (PET).
Actualmente, las resoluciones espacio-temporales más altas solo están disponibles en experimentos invasivos, que generalmente requieren investigación con animales . En estos experimentos, los potenciales de membrana, incluidos los potenciales de acción de las neuronas, se miden con electrodos extracelulares o intracelulares en un registro de una sola unidad , con matrices de electrodos múltiples o mediante el empleo de la técnica de pinza de parche , que permite medir los potenciales de membrana en diferentes partes de un nervio determinado. celular .
Además de estos métodos electrofisiológicos, que están en constante perfeccionamiento, en el CIN se emplean numerosos métodos ópticos para hacer visibles células individuales o grupos de células in vitro o in vivo , y para observar su comportamiento en tiempo real: microscopía de fluorescencia , sobre todo haciendo uso de confocal o microscopios de 2 fotones . La innovación más reciente en métodos ópticos es la localización de moléculas de proteínas en compartimentos neuronales mediante la combinación de microscopía de superresolución con una técnica de marcado de moléculas específicas . La microscopía de súper resolución puede alcanzar resoluciones por debajo del límite de Abbe de la microscopía óptica convencional. Este método combinado es utilizado por un grupo de investigación junior de CIN para analizar las consecuencias del daño axonal incurrido en el curso de enfermedades inflamatorias o neurodegenerativas como la esclerosis múltiple . [13]
Se utilizan métodos clásicos, como el análisis de lesiones cerebrales, para comprender el papel de ciertos circuitos neuronales. Además, el CIN hace uso de una gran cantidad de métodos experimentales como la estimulación magnética transcraneal no invasiva (EMT), la microestimulación eléctrica invasiva o la manipulación farmacológica local. Estos métodos se complementan cada vez más con optogenética invasiva , lo que permite la activación y desactivación de neuronas modificadas genéticamente individuales utilizando luz de una longitud de onda definida. [14]
Los datos biológicos se analizan y procesan utilizando métodos estadísticos modernos , enfoques teóricos de neurociencia para simular redes neuronales y generar hipótesis comprobables en experimentos posteriores.
Varios grupos de investigación del CIN trabajan de la mano de las humanidades , sobre todo la filosofía , dirección que ha dado lugar a la creación de una cátedra de neurofilosofía basada en un antiguo grupo de investigación junior sobre este tema. [15]
Relaciones y asociaciones locales
El CIN es una institución interprofesional que conecta tres facultades de la Universidad de Tübingen: la Facultad de Ciencias, la Facultad de Medicina y la Facultad de Humanidades. El CIN colabora estrechamente con varios socios locales: el Instituto Max Planck de Cibernética Biológica , con quien el CIN ha establecido una cátedra conjunta y un grupo de investigación en tomografía por resonancia magnética de alto campo; el Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes ; y el HIH y DZNE, con quienes el CIN forma el neurocampus Schnarrenberg que permite un intercambio eficiente de recursos e instalaciones, así como un discurso científico constante. [6] Los coloquios comunes, muchas reuniones informales y una reunión anual tienen la intención de fomentar aún más ese discurso. La estrecha cooperación entre estas instituciones se evidencia en varios grupos de investigación conjuntos en la investigación sensomotora [16] y el aprendizaje y la memoria . [17]
Además, el CIN colabora estrechamente con el Instituto de Ciencias Naturales y Médicas de la Universidad de Tübingen (NMI), con la sucursal de Tübingen del Centro Alemán para la Investigación de la Diabetes (DZD) y con el Instituto Fraunhofer de Ingeniería de Fabricación con sede en Stuttgart y Automatización (Fraunhofer IPA). [18] En 2010, muchos miembros del CIN participaron en la exitosa solicitud para el establecimiento del Centro Tübingen Bernstein de Neurociencia Computacional (BCCN), que fue coordinado por el profesor del CIN Matthias Bethge y apoyado (2010-2015) por el Ministerio Federal de Alemania. de Educación e Investigación en el marco de su iniciativa Bernstein. [19]
Apoyo a los investigadores que inician su carrera
El CIN apoya a los jóvenes que se dedican a la investigación en varios niveles de su carrera. La educación y la formación de los estudiantes de maestría y doctorado están a cargo del Centro internacional de formación de graduados en neurociencia (GTC). El GTC abarca tres escuelas de posgrado con diferentes campos de enfoque. [20] Construido sobre la Escuela de Investigación Internacional Max Planck (IMPRS) de Ciencias Neurales y del Comportamiento fundada en 1999, el instituto se expandió a tres escuelas de posgrado al mismo tiempo que la fundación del CIN. El GTC resultante asegura una base estructural común y la coordinación de estudios en neurociencia en la Universidad de Tübingen. Las dos escuelas de posgrado agregadas son la escuela de Neurociencia Celular y Molecular y la escuela de Procesamiento de Información Neural. Estas escuelas se diferencian de la primera escuela de posgrado orientada al comportamiento y los sistemas al centrarse en el nivel celular y molecular y en la neurociencia teórica, respectivamente.
Las tres escuelas de posgrado enseñan en inglés. Más del 50% de sus estudiantes proceden del extranjero. Los candidatos se eligen sobre la base de un procedimiento de selección de varias etapas. Actualmente, ca. 85 estudiantes aspiran a una Maestría en Ciencias, mientras que ca. 250 tienen como objetivo convertirse en Doctores en Ciencias. [20]
Las rotaciones de laboratorio aseguran que los estudiantes de GTC sean introducidos al trabajo de proyectos científicos autoorganizados desde el principio. Los estudiantes del GTC tienen muchas opciones para asumir la responsabilidad; por ejemplo, pueden invitar a oradores invitados y organizar una conferencia anual dirigida a neurocientíficos jóvenes (“NeNa-Konferenz”). [21]
Para los científicos más avanzados en sus trayectorias profesionales, el CIN ha establecido un concepto de trayectoria de permanencia . Esto permite a investigadores jóvenes prometedores encabezar un grupo de investigación después de una fase posdoctoral y dirigir responsablemente todas sus actividades. Los líderes de los grupos de investigación junior son apoyados y asesorados por el consejo asesor del CIN . Después de cuatro años, los líderes de los grupos de investigación junior se someten a una evaluación competitiva basada en numerosos indicadores de logros científicos (registro de publicaciones, financiación de terceros ganada, etc.). Las revisiones externas marcan el nivel de éxito de la evaluación y son el factor que determina si el candidato recibe la titularidad en forma de cátedra. [22]
Cuando se fundó el CIN, también se estableció el laboratorio de secundaria en neurociencia. [23] El laboratorio de la escuela secundaria es un lugar para el aprendizaje fuera de la escuela, pero dirigido a estudiantes de secundaria para interesarlos en el trabajo como investigador y preguntas de investigación neurocientífica. Los estudiantes a los que se dirige se encuentran con mayor frecuencia en sus últimos años de la escuela secundaria (grados 10 al 13), pero a menudo provienen de escuelas intermedias o incluso primarias. El laboratorio de la escuela secundaria tiene un número muy estable de visitantes (alrededor de 2000 al año). Ofrece cursos prácticos de laboratorio de un día con diversas tareas experimentales. [24] También alberga una academia de verano de una semana durante ca. 20 estudiantes cada año, en el curso de los cuales los participantes trabajan en proyectos, visitan institutos de investigación locales y escuchan charlas científicas. También se ofrece formación adicional para profesores, que atrae anualmente a una multitud de hasta 200 participantes. El laboratorio de la escuela secundaria ha sido dirigido por el profesor Uwe Ilg desde sus inicios.
Además del CIN, varias fundaciones, como la fundación Hertie, la fundación Robert Bosch y la fundación Klaus Tschira , han apoyado el laboratorio de neurociencia de la escuela secundaria. 2014, se fundó una asociación de amigos. El laboratorio de la escuela secundaria ha atraído repetidamente la atención de los medios de comunicación locales. 2010 fue elogiado como “Ausgewählter Ort” (lugar elegido) en el marco de la iniciativa “Deutschland - Land der Ideen” (“Alemania - Tierra de ideas”). [24]
Consejo asesor científico
Los estatutos del CIN requieren una junta asesora científica externa para supervisar y asesorar el trabajo en el CIN. [25] Los miembros de la junta son investigadores de renombre internacional cuya área de interés se encuentra en una o más áreas de investigación de CIN. Los miembros de la junta son convocados por el presidente de la Universidad de Tübingen. El consejo asesor científico visita Tübingen al menos una vez al año para recibir un informe sobre los avances científicos y estructurales en el CIN, evaluar el trabajo y el papel de los líderes de los grupos de investigación junior y asesorar. Luego, la junta delibera sobre los desarrollos del año pasado y prepara un informe para el presidente de la universidad.
enlaces externos
- Werner Reichardt Centrum für Integrative Neurowissenschaften (CIN)
- Universidad Eberhard Karls de Tübingen
- Artículo general sobre CIN en Frankfurter Allgemeinen Zeitung, 31 de mayo de 2017
Referencias
- ^ "El CIN en pocas palabras" .
- ^ "Entrada DFG Gepris para CIN" .
- ^ "Pressemitteilung des Ministeriums für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg, 8. Agosto de 2008" (en alemán) . Consultado el 4 de agosto de 2017 .
- ^ Informe a la DFG „Configuración del CIN. Informe 2008-2010 ”, diciembre de 2010, pág. 22.
- ^ "www.uni-tuebingen.de/en/excellence-initiative.html" .
- ^ a b "www.gesundheitsindustrie-bw.de/de/fachbeitrag/pm/neubau-fuer-exzellenzcluster-cin/" (en alemán) . Consultado el 4 de agosto de 2017 .
- ^ "Entrada de DFG Gepris en CIN" .
- ^ "www.tuebingenresearchcampus.com/research-in-tuebingen/excellence-initiative/" .
- ^ "www.cin.uni-tuebingen.de/research/research-areas.html" .
- ^ "www.cin.uni-tuebingen.de/mission-methods/methods.html" .
- ^ Siegel, Markus; Donner, Tobias H .; Engel, Andreas K. (2012). "Huellas espectrales de interacciones neuronales a gran escala" . Nature Reviews Neurociencia . 13 (2): 121-134. doi : 10.1038 / nrn3137 . PMID 22233726 .
- ^ "www.kyb.tuebingen.mpg.de/research/dep/ks.html" .
- ^ "comunicado de prensa de la Universidad de Tübingen" .
- ^ "www.gesundheitsindustrie-bw.de/en/article/news/distant-goal-retina-generation/" (en alemán) . Consultado el 4 de agosto de 2017 .
- ^ Joachim Müller-Jung, "Ein Netzwerk, mit System erforscht", Frankfurter Allgemeine Zeitung, 31 de mayo de 2017.
- ^ "www.cin.uni-tuebingen.de/research/giese/" .
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- ^ "www.cin.uni-tuebingen.de/about-cin/our-partners/regional-national-partners.html" .
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- ^ a b "www.neuroschool-tuebingen-schuelerlabor.de/index.php?id=189" (en alemán) . Consultado el 4 de agosto de 2017 .
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Coordenadas : 48 ° 31′30 ″ N 09 ° 03′32 ″ E / 48.52500 ° N 9.05889 ° E / 48.52500; 9.05889