Laboratorio para la Comprensión de la Fisiología de los Neuropéptidos en los Circuitos del Desarrollo, la Adultez y el Envejecimiento
Acerca de nuestro programa
El Laboratorio para la Comprensión de la Fisiología de los Neuropéptidos en Circuitos en Desarrollo, Adultos y Envejecimiento del Instituto de Investigación Psiquiátrica de Montefiore Einstein (PRIME, por sus siglas en inglés) estudia cómo la neuromodulación y la inhibición moldean los circuitos cerebrales relacionados con la comunicación social y la función motora. La investigación se centra en la modulación dinámica de la inhibición GABAérgica, la plasticidad sináptica y el desarrollo de circuitos con el fin de comprender mejor los comportamientos complejos. Nuestros estudios tienen amplias implicaciones para los trastornos del desarrollo neurológico y neurodegenerativos, y nuestro objetivo final es comprender mejor cómo la modulación dependiente del contexto de la función cerebelosa controla el comportamiento motor, la cognición y las emociones en situaciones de salud y enfermedad.
A medida que nos movemos por el mundo, nos enfrentamos constantemente a una gran cantidad de información sensorial que debemos detectar, integrar y filtrar para generar una respuesta conductual adecuada. Nuestra respuesta requiere la interacción de numerosas regiones del cerebro y depende de muchos factores, entre ellos el contexto en el que se produjo el estímulo sensorial, las experiencias previas y el estado interno.
Las correlaciones celulares y moleculares de estos factores, tanto externos como internos, incluyen la liberación de neuromoduladores dependientes del contexto, la alteración de la actividad neuronal, la plasticidad sináptica y la expresión génica. Con respecto a los circuitos, estos mecanismos regulan la integración local de la información en diferentes escalas temporales y, en última instancia, controlan la salida de información hacia otras regiones del cerebro. En el Laboratorio Rudolph, nuestro objetivo es identificar los mecanismos moleculares, celulares y de circuitos que permiten al cerebelo, una zona del cerebro que recibe gran cantidad de información multisensorial, responder de forma dinámica al contexto fisiológico. Nos centramos en los sistemas neuromoduladores implicados en la regulación autonómica y metabólica, las interacciones sociales y la señalización específica del sexo. Mediante enfoques genéticos y virales, electrofisiología y pruebas de comportamiento, examinamos la base anatómica y molecular de la neuromodulación en el cerebelo de los ratones, identificamos los elementos del circuito que responden a las señales moduladoras y explicamos cómo esto altera la salida del cerebelo.
Áreas de concentración
Nuestra investigación se centra en las siguientes áreas:
El cerebelo social
Para determinar qué circuitos permiten al cerebelo controlar las emociones, la cognición y el aprendizaje adaptativo, combinamos genética de ratones, mapeo de circuitos basado en virus, optogenética, electrofisiología y pruebas de comportamiento, con el fin de comprender cómo el cerebelo, y sus entradas y salidas, controlan los comportamientos sociales y afectivos.
Inhibición y neuromodulación
La sorprendente diversidad en la composición celular, la conectividad específica de cada región y la entrada neuromoduladora sugiere que el cerebelo se subdivide en regiones especializadas funcionalmente. Nuestro objetivo es explicar cómo las interneuronas inhibitorias y los neuromoduladores dependientes del contexto moldean la excitabilidad y la transmisión sináptica en dichas regiones para adaptar la función del cerebelo a los retos fisiológicos, en particular, al estrés y a la interacción social.
Trastornos del neurodesarrollo
La disfunción cerebelosa es un rasgo característico de muchos trastornos neurológicos del desarrollo y psiquiátricos, que incluyen los trastornos del espectro autista (TEA), el trastorno por déficit de atención e hiperactividad (TDAH), la esquizofrenia, la depresión y la ansiedad. Examinamos los factores que promueven y alteran la maduración de los circuitos del cerebelo en condiciones de salud y enfermedad.
Proyectos e investigaciones actuales
Nuestro equipo emplea activamente investigaciones clínicas, evaluaciones y colaboraciones. Los proyectos actuales del laboratorio incluyen las siguientes áreas de investigación:
Señalización de neuropéptidos en la corteza cerebelosa
El cerebelo participa en una serie de funciones cognitivo-afectivas y motoras que requieren una adaptación dinámica del procesamiento de los circuitos. Este proyecto emplea la transcriptómica y la electrofisiología para comprender mejor cómo los neuropéptidos oxitocina y vasopresina regulan la inhibición GABAérgica y la integración de la información sensorial en la corteza cerebelosa.
Señalización de neuropéptidos a través del líquido cefalorraquídeo
Los neuropéptidos modulan circuitos en todo el cerebro, pero a menudo no se liberan cerca de sus receptores diana. Este proyecto busca explicar cómo el líquido cefalorraquídeo propaga los neuropéptidos y cómo este modo de comunicación influye en la toma de decisiones conductuales. Para responder a estas preguntas, utilizamos imágenes in vivo de dos fotones, trazado viral y herramientas de click chemistry.
El papel de la oxitocina en el desarrollo cerebeloso
Los breves eventos neuromoduladores en las primeras etapas del desarrollo pueden influir profundamente en la maduración de los circuitos y el comportamiento. Este proyecto explora cómo la oxitocina influye en el desarrollo de la corteza cerebelosa y la aparición de comportamientos dependientes del cerebelo.
Acerca de Stephanie Rudolph, PhD
Stephanie Rudolph, PhD
Profesor adjunto, Departamento de Neurociencia Dominick P. Purpura
Profesor adjunto, Departamento de Psiquiatría y Ciencias del Comportamiento
La Dra. Stephanie Rudolph se incorporó al Departamento de Neurociencia y al Departamento de Psiquiatría y Ciencias del Comportamiento de Albert Einstein College of Medicine como profesora adjunta en julio de 2020, tras completar su capacitación doctoral con Jacques Wadiche, PhD, en University of Alabama at Birmingham y Peter Jonas en la Universidad de Friburgo, Alemania. Utilizó la electrofisiología para investigar el impacto de los patrones de actividad neuronal en la cinética de la liberación de neurotransmisores. Hacia el final de su PhD, la Dra. Rudolph cambió su enfoque hacia los circuitos inhibitorios que dan forma a la producción del cerebelo.
En el laboratorio de Wade Regehr en Harvard Medical School, la Dra. Rudolph comenzó a utilizar una combinación de imágenes de dos fotones y electrofisiología para estudiar las propiedades intrínsecas y sinápticas de las interneuronas que controlan la integración de la información multisensorial en los circuitos locales. Su trabajo reciente se ha centrado en cómo una forma lenta y persistente de inhibición GABAérgica, que se ve alterada en muchos trastornos del desarrollo neurológico y psiquiátricos, puede moldear comportamientos sociales y parentales similares a la ansiedad.
En su nuevo laboratorio, la Dra. Rudolph investiga cómo los neuromoduladores específicos del contexto moldean la función del cerebelo para regular los comportamientos sociales y agresivos, y examina los circuitos de largo alcance que permiten al cerebelo controlar estos comportamientos.