ナディーン・ゴゴラ

ナディーン・ゴゴラは、ドイツのマルティンスリートにあるマックス・プランク神経生物学研究所の研究グループリーダーであり、全身神経科学大学院の准教授でもあります。^[1]ゴゴラは、脳が外部からの合図、感情の状態、感情を統合して計算された行動決定を下す仕組みを理解するために、感情の根底にある神経回路を調査しています。ゴゴラは、機械学習と2光子顕微鏡を使用してマウスの表情を感情のようなカテゴリーに分類し、これらの表情を島皮質の神経活動と相関させるという発見で知られています。

ゴゴラはドイツのマールブルク大学で人間生物学の学部課程を修了した。^[2] 2002年に学士号を取得した直後、ゴゴラはフランスのパリにあるInserm U546でローランド・リブラウの指導の下、疾患モデルにおける神経免疫相互作用を研究して修士号を取得した。^[2] 2002年後半、ゴゴラはスイスのバーゼルにあるバーゼル大学付属フリードリヒ・ミーシャー生物医学研究所で神経生物学の大学院課程を開始した。^{[3] [2]}ピコ・カロニの指導の下、ゴゴラは脳の構造的可塑性を左右する調節機構を研究した。^[3]

博士課程の間、ゴゴラはネイチャー プロトコル誌に筆頭著者としていくつかの論文を発表しました。2006 年初頭、ゴゴラはネイチャー プロトコル誌に最初の論文を発表し、体外で最長 6 か月の長期生体イメージング用に海馬器官切片培養を準備する革新的な方法を概説しました。 ^[4]その後まもなく、ゴゴラはネイチャー プロトコル誌に別の論文を発表し、海馬器官切片培養における神経回路の長期イメージングの新しい方法を概説しました。^[5]ゴゴラの 3 番目のネイチャー プロトコル論文も 2006 年に発表され、海馬器官切片培養の染色プロトコルを概説しました。^[6]これらの方法を使用して、ゴゴラは翌年の 2007 年に優秀な成績で卒業することができました。 ^[7]ゴゴラの博士論文のタイトルは「成人の中枢神経系におけるシナプス接続の経験依存的な構造的再配置」でした。 [ ^{7]彼女の博士論文は、}海馬の苔状線維経路における経験依存可塑性の根底にある分子メカニズムに焦点を当て、年齢とライフスタイルがこれらのメカニズムに試験管内でどのような影響を与えるかを調査しました。^[7]ゴゴラは博士号を取得する前に、ニューロン誌に軸索可塑性のメカニズムと、軸索可塑性が生涯を通じて局所回路構造を持続的に修正する役割について記述した論文を共同執筆しました。^[8]

2007年に博士号を取得した後、ゴゴラはハーバード大学でタカオ・ヘンシュの指導の下、博士研究員として研修を開始した。^[9]ハーバード大学在学中、ゴゴラは脳の発達の臨界期の根底にある神経生物学的メカニズムを研究した。^[10]この間、ゴゴラは大学院時代に取り組んでいた2本の論文を発表した。2009年にNeuronに掲載された最初の論文は、環境エンリッチメントがシナプス数と海馬ネットワーク構造に与える影響は、海馬CA3領域のwntシグナル伝達によって媒介されることを示した。^{[11]その後、}フリードリヒ・ミーシャー研究所の大学院チームと共に筆頭著者としてScienceに論文を発表し、コンドロイチン硫酸プロテグリカンとして知られる生物学的物質である細胞外マトリックスの一部が扁桃体に蓄積して、恐怖記憶が消去されるのを防ぐ神経周ネットを形成することを示した。^[12]興味深いことに、コンドロイチン硫酸プロテグリカンを分解する酵素を使用して成人期にこれらの神経周縁ネットを分解すると、恐怖記憶が再び消去されやすくなりました。 ^[12]この発見は、恐怖を誘発する記憶を消去できずに行動障害を引き起こすことを特徴とする心的外傷後ストレス障害などの障害の治療に向けたトランスレーショナルリサーチを刺激する可能性があります。 ^[13] 2009年、ゴゴラは神経発達障害ジャーナルに第一著者論文を発表しました。^{[14]彼女の研究は、}自閉症スペクトラム障害（ASD）の複雑さは、発達の重要な時期における異常な興奮性/抑制性神経回路制御の結果であるという考えを探求しました。^{[ 14]}ゴゴラは、発達において経験依存的な神経回路の改良を媒介するパルブアルブミン（PV）陽性抑制性介在ニューロンに焦点を絞り、複数のASDマウスモデルでこれらのニューロンの発現を調査しました。[14] ゴゴラは、複数のASDマウスモデルで大脳新皮質にPV陽性ニューロンの欠損があることを驚くべきことに発見し、これらのニューロンが正常な発達に重要な役割を果たしていることと、この回路欠陥がASD予防のターゲットになる可能性があることを浮き彫りにしました。^{[14]その後、ゴゴラは、大脳皮質の一部である}島皮質（IC） の調査を開始しました。島皮質は、多感覚統合、感情の表出、運動制御、共感などの複雑な社会的プロセスなど、多くの複雑な脳プロセスで役割を果たしているようです。^[15]感覚、感情、認知情報の統合により、ICの多様な機能が可能になるため、Gogolla氏はこの統合がどのように起こり、特発性および単一遺伝子性の両方のASDモデルで異常に機能するのかを理解しようとしました。^[16] Gogolla氏は、生体内蛍光イメージング技術を通じて、ICから記録し、初期発達を通じてICに出現する多感覚統合を観察できましたが、このプロセスはASDモデルでは発生しませんでした。^[16]彼女はさらに、ASDマウスモデルのICでは、抑制性ニューロンマーカーの発現がコントロールと比較して減少していることを発見しました。これは、抑制性/興奮性回路のバランスが崩れていることを示唆しています。^[16]この結果を受けて、彼らは2週間のジアゼパムの全身注射により幼若マウスの抑制シグナル伝達を薬理学的に強化し、ASDモデルの統合障害を回復させることを発見しました。^[16]興味深いことに、成体マウスで抑制伝達を薬理学的に強化しても、神経回路のバランスや多感覚統合には影響がなかった。^[17]彼らの発見は、重要な発達期に抑制伝達を強化することで、抑制性/興奮性のバランスを回復し、ICの正常な多感覚統合機能を回復できることを示唆している。 ^[16] 2014年にNeuronで発表されたGogollaの研究は、ASDが人間の脳でどのように現れ、ASD型の行動につながるかについての新たな洞察が提供されたため、大きな注目を集めた。^[18]

ハーバード大学で博士研究員としての研究を終えた後、ゴゴラは2014年にドイツに戻り、ドイツのマルティンスリートにあるマックス・プランク神経生物学研究所で教授職に就きました。 ^{[18]ゴゴラは}ルートヴィヒ・マクシミリアン大学ミュンヘン神経科学センター全身神経科学大学院の准教授でもあります。^[19]ゴゴラは現在、MPIで科学者のグループを率いており、島皮質の神経回路と前頭前野や他の大脳辺縁系構造とのつながりを探求し、それが非常に多様な脳プロセスにどのように関与しているかを理解するための研究プログラムを行っています。^[20]感情調節、共感、社会的行動など、島皮質の多様な機能を媒介する神経回路メカニズムをより深く理解することで、統合失調症、自閉症スペクトラム障害、依存症、気分障害などの病状でプロセスがどのように変化するかについての洞察が得られます。^[20]島皮質神経回路を調べるために、ゴゴラと彼女の研究室は、マウスが感情に関連する刺激を処理している間に神経活動を記録する生体内2光子カルシウムイメージングを使用し、さらに革新的な行動アッセイ、光遺伝学的技術、機械学習アルゴリズムを使用して、神経活動と行動を結び付け、神経回路を操作し、行動的および感情的に関連するIC神経集団の活動を解読します。^[20]

2017年、ゴゴラはICに関するレビューを執筆し、その解剖学的位置と接続性、統合ハブとしての役割、感覚処理、恒常性調節、感情調節、価数処理における役割、および運転行動における役割について説明しました。^[15] ゴゴラはまた、人間のICとそれがさまざまな神経疾患や精神疾患にどのように影響するかを調査し、この領域をより深く理解することの重要性を強調しました。これは彼女の研究プログラムの不可欠な目標です。^[15]

2019年、ゴゴラは、不安関連行動の媒介における後島皮質（pIC）から中心扁桃体への投射の役割と、摂食行動の抑制における後島皮質から側坐核への投射の役割について説明しました。^[21]光遺伝学を使用して、彼らはpICを刺激すると嫌悪行動と自律神経反応の増加を引き起こすことを発見しました。^[21]次に、生体内2光子カルシウムイメージングを使用して、ゴゴラと彼女のチームは、神経活動の指標としてpICのニューロンのカルシウムトランジェントを記録し、pIC活動と急性感覚刺激の収束と統合、および持続的な情動状態と恒常性状態との因果関係を確立しました。^[21]

2020年、ゴゴラと彼女のチームは、革新的な機械学習と2光子技術を使用して画期的な論文を発表し、マウスの表情が内部の感情状態と相関していること、およびICの神経活動がマウスの特定の表情と密接に相関していることを示しました。^[22]ゴゴラは、感情は脳の状態を表し、それを引き起こした刺激の後、離散的な時間持続し、重要なことに、感情はそれを引き起こした刺激の強さに比例するはずであると述べた2014年のCell論文に触発されました。^[23]そのため、ゴゴラは、甘味や苦味、わずかに痛みを伴うショックなど、特定の感情反応を引き起こすことを目的とした顕著な刺激を頭部を固定したマウスに提示しました。^[23]彼らはこれらの刺激を提示しながら、マウスの顔を記録し、ビデオ録画を顔の筋肉の動きに分解し、それを使用して機械学習アルゴリズムをトレーニングし、感情と相関する明確な顔の筋肉の動きを検出しました。^[23]例えば、マウスが痛みを感じると、鼻が下がり、耳が下に傾くことがわかりました。^[24]アルゴリズムは、感情を喚起する明確な刺激と相関する明確な表情を検出できただけでなく、提示された刺激の強度に基づいて表情も段階的に評価されました。^[23]表情、つまり感情状態の読み取りを認識するこの偏りのない定量的なアプローチにより、神経科学者は最終的に、脳がどのように感情を処理し、動機付けられた行動を促進するかについての質問をしたり、答えたりできるようになります。^[22]研究の第2部では、これらの表情、つまり感情状態の神経基盤に焦点を当てました。 Gogollaのチームは、2光子イメージングを使用してICのニューロンを記録し、特定の表情が行われた場合にのみ発火するニューロンを観察するために、単一細胞の解像度でニューロンを観察しました。^{[23]さらに、彼らは}光遺伝学を使用して、特定の感情状態に関与することが知られている特定の神経回路を駆動し、マウスの対応する表情をトリガーしました。^[23]この研究は、動物の顔は人間の観察者には感情がないように見えるかもしれないが、機械学習アルゴリズムは明確な感情状態を示す微妙な変化を検出することができたため、神経科学の問題に機械学習技術を適用することの威力を強調している。^[25]これらの発見により、感情が脳内でどこでどのように発生するかを分析する能力が劇的に向上しました。動物モデルで感情を検出し、定量化できるようになったため、これらの発見を人間の脳に適用して、気分障害などの感情処理や感情調節の異常を特徴とする脳障害を理解できる可能性が開かれました。^[24]

• 2017年：ERCスタートアップ助成金「島国不安」^[2]
• 2011年 – 2013年:チャールズ・A・キング・トラスト、ポストドクター研究フェローシップ賞^{[26] [17]}
• 2008年 – 2011年:ヒューマンフロンティアサイエンスプログラム (HFSP) 長期フェローシップ^[27]
• 2008年 – 2011年:ジェーン・コフィン・チャイルズ記念医学研究基金 – 長期フェローシップ（HFSP賞のため辞退）^[2]
• 2008年：エド・フィッシャー賞、最優秀博士論文賞、フリードリヒ・ミーシャー研究所、バーゼル^[2]
• 1997 - 2002 : ドイツ国立学術功績財団 (Studienstiftung des Deutschen Volkes)、全額奨学金^[2]

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Scholia にはNadine Gogollaの著者プロフィールがあります。

• Google Scholarにインデックスされた Nadine Gogolla の出版物