El Centro Werner Reichardt de Neurociencia Integrativa (CIN) es la plataforma común para la neurociencia de sistemas en la Universidad de Tübingen en Alemania. Fue instalado 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 reciben apoyo con fondos de la iniciativa de excelencia, forman parte del CIN. El enfoque de su trabajo es la investigación básica en neurobiología de sistemas . Basado en un enfoque interdisciplinario e integrador, abarca proyectos arraigados en la biología, la medicina, la física, la informática y la ingeniería, así como la cognición y la neurofilosofía . [1]
El homónimo Werner Reichardt fue pionero en la investigación de los principios fundamentales de la visión y el procesamiento de la información.
El CIN se presentó como clúster de excelencia a partir de la segunda parte de la primera ronda de la Iniciativa de Excelencia (solicitud: 2006/2007; proyectos que comenzaron el 1 de noviembre de 2007). Se inauguró oficialmente el 8 de diciembre de 2008. [2] En la fundación del clúster, a 25 investigadores principales (IP) se unieron otros 23 miembros fundadores. [3] El CIN está concebido como una plataforma común para el intercambio, la coordinación y la cooperación dentro de la comunidad de neurociencia de Tubinga. Ha desarrollado dinámicamente su membresía, que ahora abarca a unos 90 neurocientíficos con base en Tubinga elegidos en base a criterios científicos.
En la segunda ronda de la Iniciativa de Excelencia (solicitud: 2010/2011; proyectos que comenzaron el 1 de noviembre de 2012), el CIN solicitó y recibió una prórroga de cinco años de financiación y apoyo. Ese mismo año, la Universidad de Tubinga también solicitó con éxito el apoyo de la Iniciativa de Excelencia con su estrategia institucional y su escuela de investigación. [4]
Desde su instalación a principios de 2012 (inauguración oficial el 14 de mayo de 2012), el CIN se encuentra en un edificio propio en el campus Schnarrenberg del Hospital Universitario de Tubinga. Está situado junto a instituciones vecinas topológica y científicamente, entre el Instituto Hertie de Investigación Clínica del Cerebro (HIH) por un lado y el Centro Alemán de Enfermedades Neurodegenerativas (DZNE) por el otro. [5] Antes de su instalación en su edificio actual, el CIN estaba instalado en un edificio del Parque Tecnológico de Tubinga-Reutlingen, muy cerca del campus Max Planck de Tubinga.
Desde su creación, el CIN ha estado dirigido por su portavoz, el neurobiólogo Prof. Dr. Peter Thier, quien también es director del Departamento de Neurología Cognitiva del Centro de Neurología/Instituto Hertie para la Investigación Clínica del Cerebro del Hospital Universitario de Tübingen. [6]
Las investigaciones del CIN se centran en la doble cuestión de cómo el cerebro genera sus funciones (como la percepción, la memoria, la emoción, la comunicación, la motricidad) y cómo las enfermedades (como el Alzheimer , el Parkinson , la ELA , etc.) deterioran estas funciones. [7]
Los investigadores del CIN buscan responder a estas preguntas mediante 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, pasando por los niveles intermedios de las estructuras de redes neuronales más grandes que permiten el procesamiento de la información, hasta llegar a la observación de alto nivel de los principios que rigen la cognición y la conducta .
Estos diferentes niveles de observación requieren métodos científicos diferentes, lo que da lugar a distintas maneras en que los resultados de la investigación pueden traducirse a la medicina y la ingeniería.
La investigación en el CIN se divide aproximadamente en cinco áreas de investigación. [8] Tres áreas de investigación se definen por el nivel compartido de observación de los grupos de investigación involucrados en ellas: el nivel celular (“La base sensorial y neuronal de la función cerebral integradora (Nivel Celular)”), el nivel de red (“La base sensorial y neuronal de la función cerebral integradora (Nivel de Red)”) y el nivel cognitivo-conductual (“Cognición y comportamiento originados 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 estas tres áreas de investigación se suman dos de carácter más global que ponen el énfasis en el desarrollo de métodos y su aplicación en aplicaciones. El área de investigación “Diseño de herramientas para investigar las funciones cerebrales integradoras (Advanced Tools)” se centra en las técnicas de imagen , mientras que el área de investigación “Aplicaciones técnicas relacionadas con el cerebro y neuroprótesis (Neurotecnología)” tiene como objetivo promover métodos de rehabilitación y prótesis innovadores y desarrollar neurotecnología basada en la investigación básica neurobiológica.
Debido a sus múltiples niveles de observación, los investigadores del CIN emplean una amplia gama de métodos. [9] 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 presentan una resolución temporal muy alta, pero una resolución espacial comparativamente baja. [10] Afortunadamente, es posible establecer puntos de referencia anatómicos para estos métodos electrofisiológicos cuando se combinan con la resonancia magnética funcional (fMRI), ya que la fMRI alcanza resoluciones espaciales aproximadamente dos órdenes de magnitud mayores. Para mejorar aún más la resolución espacial de la MRI, los grupos de investigación del CIN investigan el potencial de la tecnología de campo alto, por ejemplo, un escáner de MRI experimental de 9,4 Tesla para escanear los cerebros 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. [11] Para la obtención de imágenes moleculares no invasivas, los grupos de investigación del CIN también combinan la resonancia magnética con la tomografía por emisión de positrones (PET).
Las resoluciones espacio-temporales más altas actualmente 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 registros de una sola unidad , con conjuntos de múltiples electrodos o empleando la técnica de fijación de parche , que permite mediciones de potenciales de membrana en diferentes partes de una célula nerviosa determinada .
Además de estos métodos electrofisiológicos, que se encuentran 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 microscopios confocales o de 2 fotones . La innovación más reciente en métodos ópticos es la localización de moléculas de proteína en compartimentos neuronales mediante la combinación de microscopía de superresolución con una técnica de marcado específico de moléculas . La microscopía de superresolución 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 del CIN para analizar las consecuencias del daño axonal incurrido en el curso de enfermedades inflamatorias o neurodegenerativas como la esclerosis múltiple . [12]
Para comprender el papel de determinados circuitos neuronales se utilizan métodos clásicos como el análisis de lesiones cerebrales. Además, el CIN hace uso de un gran número de métodos experimentales como la estimulación magnética transcraneal no invasiva (TMS), la microestimulación eléctrica invasiva o la manipulación farmacológica local. Estos métodos se complementan cada vez más con la optogenética invasiva , que permite la activación y desactivación de neuronas modificadas genéticamente de forma individual utilizando luz de una longitud de onda definida. [13]
Los datos biológicos se analizan y procesan utilizando métodos estadísticos modernos y enfoques teóricos de neurociencia para simular redes neuronales y generar hipótesis comprobables en experimentos posteriores.
Varios grupos de investigación del CIN trabajan en estrecha colaboración con las humanidades , principalmente con la filosofía , dirección que ha dado como resultado la creación de una cátedra de neurofilosofía basada en un antiguo grupo de investigación junior sobre este tema. [14]
El CIN es una institución interfacultad que conecta tres facultades de la Universidad de Tübingen: la Facultad de Ciencias, la Facultad de Medicina y la Facultad de Humanidades. El CIN está involucrado en una estrecha cooperación 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 el DZNE, con quienes el CIN forma el neurocampus Schnarrenberg, lo que permite compartir de manera eficiente recursos e instalaciones, así como un discurso científico constante. [5] Los coloquios comunes, muchas reuniones informales y una reunión anual tienen como objetivo fomentar aún más ese discurso. La estrecha cooperación entre estas instituciones se evidencia en varios grupos de investigación conjuntos en investigación sensomotora [15] y aprendizaje y memoria . [16]
El CIN también colabora estrechamente con el Instituto de Ciencias Naturales y Médicas de la Universidad de Tubinga (NMI), con la sucursal de Tubinga del Centro Alemán de Investigación de la Diabetes (DZD) y con el Instituto Fraunhofer de Ingeniería de Fabricación y Automatización (Fraunhofer IPA) con sede en Stuttgart . [17] En 2010, muchos miembros del CIN participaron en la exitosa solicitud para el establecimiento del Centro Bernstein de Tubinga para la Neurociencia Computacional (BCCN), que fue coordinado por el profesor del CIN Matthias Bethge y apoyado (2010-2015) por el Ministerio Federal Alemán de Educación e Investigación en el marco de su iniciativa Bernstein. [18]
El CIN apoya a 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. [19] Construido sobre la Escuela Internacional Max Planck de Investigación (IMPRS) de Ciencias Neuronales y del Comportamiento fundada en 1999, el instituto se amplió a tres escuelas de posgrado simultáneamente con la fundación del CIN. El GTC resultante garantiza una base estructural común y la coordinación de los 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 a los sistemas porque se centran en el nivel celular y molecular y en la neurociencia teórica, respectivamente.
Las tres escuelas de posgrado imparten sus estudios en inglés. Más del 50% de sus estudiantes proceden del extranjero. Los candidatos se eligen mediante un proceso de selección de varias etapas. En la actualidad, unos 85 estudiantes aspiran a obtener un título de máster en ciencias, mientras que unos 250 aspiran a convertirse en doctores en ciencias. [19]
Las rotaciones de laboratorio garantizan que los estudiantes del GTC se familiaricen con el trabajo de proyectos científicos autoorganizados desde el principio. Los estudiantes del GTC tienen muchas opciones para asumir responsabilidades; por ejemplo, pueden invitar a oradores invitados y organizan una conferencia anual dirigida a neurocientíficos jóvenes (“NeNa-Konferenz”). [20]
Para los científicos que se encuentran en una etapa más avanzada de su carrera, el CIN ha establecido un concepto de permanencia en el cargo . Este permite a los investigadores jóvenes prometedores dirigir un grupo de investigación después de una fase postdoctoral y dirigir de manera responsable todas sus actividades. Los líderes de grupos de investigación jóvenes reciben el apoyo y la orientación del consejo asesor del CIN . Después de cuatro años, los líderes de grupos de investigación jóvenes se someten a una evaluación competitiva basada en numerosos indicadores de logros científicos (historial de publicaciones, financiación de terceros obtenida, etc.). Las revisiones externas marcan el nivel de éxito de la evaluación y son el factor que determina si el candidato recibe la permanencia en forma de cátedra. [21]
Cuando se fundó el CIN, también se creó el Laboratorio de Neurociencias de la Escuela Secundaria [22] . El Laboratorio de Neurociencias es un lugar de aprendizaje fuera de la escuela, pero está dirigido a estudiantes de secundaria para interesarlos en el trabajo como investigadores y en cuestiones de investigación neurocientífica. Los estudiantes a los que se dirige son, en la mayoría de los casos, estudiantes de los últimos años de la escuela secundaria (10º a 13º grado), pero a menudo provienen de escuelas secundarias o incluso de escuelas primarias. El Laboratorio de Neurociencias tiene un número muy estable de visitantes (unos 2.000 al año). Ofrece cursos prácticos de laboratorio de un día con diversas tareas experimentales [23] . También alberga una academia de verano de una semana para unos 20 estudiantes cada año, en el curso de la cual los participantes trabajan en proyectos, visitan institutos de investigación locales y escuchan charlas científicas. También se ofrece formación continua para profesores, que atrae anualmente a una multitud de hasta 200 participantes. El Laboratorio de Neurociencias ha estado dirigido por el profesor Uwe Ilg desde su creación.
Además del CIN, varias fundaciones, como la Fundación Hertie, la Fundación Robert Bosch y la Fundación Klaus Tschira , han apoyado el Laboratorio de Neurociencias de la Escuela Secundaria. En 2014 se fundó una asociación de amigos. El Laboratorio de Neurociencias de la Escuela Secundaria ha recibido repetidamente atención de los medios locales. En 2010 fue elogiado como “Ausgewählter Ort” (lugar elegido) en el marco de la iniciativa “Deutschland – Land der Ideen” (“Alemania – País de las Ideas”). [23]
Los estatutos del CIN exigen que un consejo asesor científico externo supervise y asesore el trabajo del CIN. [24] Los miembros del consejo son investigadores de renombre internacional cuyo área de interés se encuentra en una o más áreas de investigación del CIN. Los miembros del consejo son convocados por el presidente de la Universidad de Tubinga. El consejo asesor científico visita Tubinga al menos una vez al año para recibir un informe sobre los avances científicos y estructurales del CIN, evaluar el trabajo y el papel de los líderes de los grupos de investigación jóvenes y brindar asesoramiento. Luego, el consejo delibera sobre los avances del año anterior y prepara un informe para el presidente de la universidad.
48°31′30″N 09°03′32″E / 48.52500°N 9.05889°E / 48.52500; 9.05889