Joe Z. Tsien

Joe Z. Tsien jest neurobiologiem, który w połowie lat 90. był pionierem neurogenetyki Cre/lox, wszechstronnego zestawu narzędzi dla neurobiologów do badania złożonych relacji między genami, obwodami neuronowymi i zachowaniami. Znany jest również jako twórca inteligentnej myszy Doogie pod koniec lat 90., będąc wykładowcą na Uniwersytecie Princeton. Ostatnio opracował teorię łączności w celu wyjaśnienia pochodzenia inteligencji lub podstawowej zasady projektowania leżącej u podstaw obliczeń mózgu i inteligencji. Teoria głosi, że obliczenia mózgowe są zorganizowane przez logikę permutacji opartą na potędze dwóch w konstruowaniu zespołów komórek - podstawowych elementów budulcowych obwodów neuronowych. Teoria została wstępnie potwierdzona eksperymentami. Odkrycie tej podstawowej logiki obliczeniowej mózgu może mieć ważne implikacje dla rozwoju sztucznej inteligencji ogólnej.

Edukacja

Tsien uzyskał tytuł licencjata z biologii/fizjologii na East China Normal University w Szanghaju (1984). Tsien uzyskał stopień doktora. w biologii molekularnej z University of Minnesota w 1990 roku.

Kariera

Na początku i w połowie lat 90. Tsien współpracował z dwoma laureatami Nagrody Nobla, Erikiem Kandelem i Susumu Tonegawą . W 1997 roku Tsien został członkiem wydziału na Wydziale Biologii Molekularnej na Uniwersytecie Princeton, gdzie dokonał inżynierii genetycznej i stworzył inteligentną mysz Doogie. W 2007 roku Tsien uruchomił projekt dekodowania mózgu, w ramach którego kierował zespołem neuronaukowców, informatyków i matematyków w celu systematycznego rejestrowania i odszyfrowywania kodów neuronowych w mózgu myszy, przy finansowaniu częściowo wspieranym przez Georgia Research Alliance. Projekt dekodowania mózgu Tsiena dostarczył cennego przypadku testowego i inspiracji dla innych neurobiologów w Europie i Stanach Zjednoczonych do zainicjowania projektów na dużą skalę, takich jak BRAIN Initiative i Human BRAIN Projects w 2013 roku.

Tsien pracuje obecnie w Chinach i nadal pełni funkcję dyrektora Międzynarodowego Konsorcjum Projektu Dekodowania Mózgu.

Badania

Tsien był pionierem technik genetycznych specyficznych dla subregionu mózgu i typu komórki, w których pośredniczy Cre-loxP , umożliwiając naukowcom manipulowanie lub wprowadzanie dowolnego genu w określonym regionie mózgu lub danym typie neuronu . Ta przełomowa technika doprowadziła NIH Blueprint for Neuroscience Research do uruchomienia kilku projektów Cre-driver Mouse Resource. W ciągu ostatnich 20 lat neurogenetyka oparta na rekombinacji Cre-lox stała się jedną z najpotężniejszych i najbardziej wszechstronnych platform technologicznych do specyficznych dla komórek nokautów genów, transgenicznej nadekspresji, śledzenia obwodów neuronalnych , Brainbow , optogenetyka , CLARITY , obrazowanie napięciowe i genetyka chemiczna .

Tsien jest również powszechnie znany jako twórca inteligentnej myszy Doogie . Będąc wykładowcą na Uniwersytecie Princeton, Tsien spekulował, że jedna z podjednostek receptora NMDA może być kluczem do lepszego uczenia się i zapamiętywania w młodym wieku. W związku z tym jego laboratorium genetycznie zmodyfikowało transgeniczną mysz, u której doszło do nadekspresji podjednostki NR2B receptora NMDA w korze mózgowej i hipokampie myszy . W 1999 roku jego zespół poinformował, że transgeniczna mysz, nazywana Doogie, rzeczywiście wykazała zwiększoną plastyczność synaptyczną oraz ulepszone uczenie się i zapamiętywanie, a także większa elastyczność w uczeniu się nowych wzorców. Odkrycie NR2B jako kluczowego czynnika genetycznego poprawiającego pamięć skłoniło innych badaczy do odkrycia ponad dwudziestu innych genów poprawiających pamięć, z których wiele reguluje szlak NR2B. Jedna ze strategii poprawy pamięci oparta na NR2B, poprzez suplementy diety z jonem magnezu penetrującym mózg , L-treonianem magnezu , przechodzi obecnie badania kliniczne w celu poprawy pamięci .

Tsien dokonał również kilku innych ważnych odkryć, w tym ujednoliconego mechanizmu składania komórek, aby wyjaśnić, w jaki sposób pamięć epizodyczna i pamięć semantyczna są generowane w obwodach pamięci. Jego laboratorium odkryło również komórki gniazdowe w mózgu myszy, ujawniając, w jaki sposób zwierzęta rozpoznają abstrakcyjne pojęcie gniazda lub domu.

Tsien jest również pierwszym, który wykazał, że wadliwe geny Alzheimera (np. preseniliny-1) upośledzają neurogenezę dorosłych w zakręcie zębatym hipokampa , ujawniając rolę neurogenezy dorosłych w oczyszczaniu pamięci.

Ponadto Tsien opracował metodę zdolną do selektywnego wymazywania wybranego wspomnienia, takiego jak wspomnienie szczególnego strachu, w mózgu myszy.

Tsien wykazał również, że receptor NMDA w obwodzie dopaminy odgrywa kluczową rolę w tworzeniu nawyku.

Tsien kieruje obecnie zespołem neuronaukowców, informatyków i matematyków, którzy pracują nad projektem dekodowania mózgu, zakrojonym na szeroką skalę mapowaniem aktywności mózgu, który on i jego koledzy zainicjowali od 2007 roku przy wsparciu Georgia Research Alliance ( GRA).

W 2015 roku Tsien opracował teorię łączności , aby wyjaśnić zasadę projektowania, na podstawie której ewolucja i rozwój mogą konstruować mózg, aby był zdolny do generowania inteligencji. Teoria ta stworzyła sześć przewidywań, które otrzymały wspierające dowody w niedawnym zestawie eksperymentów zarówno na mózgu myszy, jak i mózgu chomika. W swej istocie Teoria Łączności przewiduje, że zespoły komórek w mózgu nie są przypadkowe, a raczej powinny być zgodne z równaniem opartym na potędze dwóch, N = 2 i - 1, aby utworzyć wstępnie skonfigurowany blok konstrukcyjny określany jako motyw łączności funkcjonalnej (FCM). Zamiast używać pojedynczego neuronu jako jednostki obliczeniowej w niektórych niezwykle prostych mózgach, teoria wskazuje, że w większości mózgów grupa neuronów wykazujących podobne właściwości dostrajające, określana jako klika neuronowa, powinna służyć jako podstawowa jednostka obliczeniowa (CPU ) . . Zdefiniowane przez równanie oparte na potędze dwóch, N = 2 i - 1, każdy FCM składa się z klik neuronów projekcji głównej (N), począwszy od tych specyficznych klik otrzymujących określone dane wejściowe (i) do ogólnych i podogólnych klik otrzymujących różne kombinatoryczne zbieżne dane wejściowe. Jako ewolucyjnie zachowana logika, jej walidacja wymaga eksperymentalnej demonstracji następujących trzech głównych właściwości: 1) Rozpowszechnienie anatomiczne – FCM są powszechne w obwodach nerwowych, niezależnie od ogólnych kształtów anatomicznych; 2) Ochrona gatunków — FCM są chronione u różnych gatunków zwierząt; oraz 3) uniwersalność poznawcza - FCM służą jako uniwersalna logika obliczeniowa na poziomie składania komórek do przetwarzania różnorodnych doświadczeń poznawczych i elastycznych zachowań. Co ważniejsze, to Teoria łączności ponadto przewiduje, że wzorzec łączności od specyficznego do ogólnego kombinatorycznego w FCM powinien być wstępnie skonfigurowany przez ewolucję i wyłaniać się w sposób naturalny z rozwoju jako prymitywy obliczeniowe mózgu. Ta proponowana zasada projektowania może również wyjaśnić ogólny cel i algorytm obliczeniowy kory nowej. Ta proponowana zasada projektowania inteligencji może być badana za pomocą różnych eksperymentów, a także może być modelowana przez inżynierów neuromorficznych i informatyków. Ta sama logika permutacji oparta na potędze dwóch została niedawno opisana dla procesów wyszukiwania leksykalnego u ludzi, co pokazuje podobieństwa z bazą obliczeniową komputera kwantowego. Jednak dr Joe Tsien ostrzega, że ​​sztuczna inteligencja ogólna oparta na zasadach działania mózgu może przynieść ogromne korzyści i potencjalnie jeszcze większe ryzyko.

Uznanie

Tsien otrzymał nagrody za swój wkład w badania, w tym:

  • 2012 Nagroda Distinguished Scientist od Międzynarodowego Towarzystwa Genetyki Behawioralnej i Neuralnej
  • Keck Distinguished Young Scholar Award
  • Burroughs Wellcome Young Investigator Award
  • Nagroda za osiągnięcia naukowe przyznawana przez Association of Chinese Americans
  • Nagroda Beckmana dla młodego badacza

Popularna nauka

Tsien napisał artykuły do ​​Scientific American w dziedzinie neuronauki dotyczącej wzmacniania pamięci i dekodowania pamięci. Napisał rozdziały dotyczące uczenia się i zapamiętywania w kilku popularnych podręcznikach.

Historiografia

Według księgi dynastii Song, Tongzhi, nazwisko Qian (Tsien) pochodzi od jednego z legendarnych Pięciu Cesarzy ( Zhuanxu , mitologiczny cesarz starożytnych Chin, dynastia Shang , chiński:商朝). Cesarz Zhuanxu (chiński: trad. 顓頊, simp. 颛顼, pinyin Zhuānxū), znany również jako Gaoyang (t 高陽, s 高阳, p Gāoyáng), który był wnukiem pierwszego chińskiego cesarza znanego jako Żółty Cesarz, rządził doliną Żółtej Rzeki , pochodzenie Chin, w drugim tysiącleciu pne od 2514 pne – 2436 pne (wczesna epoka brązu). W okresie Pięciu Dynastii i Dziesięciu Królestw (907-960) król Qian Liu i jego potomkowie rządzili niezależnym królestwem Wuyue w południowo-wschodnich Chinach. Joe Tsien urodził się w 1962 roku w Wuxi i jest 42. pokoleniem potomków Qian Liu.

  1. ^ a b c    Tsien i in. (1996). „Nokaut genów ograniczony do podregionu i typu komórki w mózgu myszy” . komórka . 87 (7): 1317–1326. doi : 10.1016/S0092-8674(00)81826-7 . PMID 8980237 . S2CID 863399 . {{ cite journal }} : CS1 maint: używa parametru autorów ( link )
  2. ^ a b Tsien JZ. (2016). Neurogenetyka Cre-lox: 20 lat wszechstronnych zastosowań w badaniach i liczeniu mózgu… Przód. Genet. | 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 (wrzesień 1999). „Genetyczne wzmocnienie uczenia się i pamięci u myszy”. Natura . 401 (6748): 63–9. Bibcode : 1999Natur.401...63T . doi : 10.1038/43432 . PMID 10485705 . S2CID 481884 .
  4. ^ a b Tsien, budowanie myszy Brainer. Scientific American, kwiecień, s. 62-68, 2000. http://www.bio.utexas.edu/courses/kalthoff/bio346/PDF/Readings/11Tsien%282000%29brainier.pdf
  5. ^ a b    Tsien, JZ (2016). „Zasady inteligencji: o logice ewolucyjnej mózgów” . Przód. Syst. neurologia . 9 : 186. doi : 10.3389/fnsys.2015.00186 . PMC 4739135 . PMID 26869892 .
  6. ^ ab Tsien    , JZ (listopad 2015). „ Postulat dotyczący podstawowej logiki okablowania mózgu ” . Trendy Neurosci . 38 (11): 669–71. doi : 10.1016/j.tins.2015.09.002 . PMC 4920130 . PMID 26482260 .
  7. Bibliografia _ _    _ (2016). „Obliczenia mózgu są zorganizowane za pomocą logiki permutacji opartej na potędze dwóch” . Granice w neuronauce systemowej . 10 : 95. doi : 10.3389/fnsys.2016.00095 . PMC 5108790 . PMID 27895562 . {{ cite journal }} : CS1 maint: używa parametru autorów ( link )
  8. Bibliografia    _ On, M; Wu, P; Kim, S; Paik, R; Sugino, K; Kvitsiani, D; Fu, Y; Lu, J; Lin, Y; Miyoshi, G; Shima, Y; Fishell, G; Nelson, SB; Huang, ZJ (22 września 2011). „Zasób linii sterowników Cre do celowania genetycznego neuronów GABAergicznych w korze mózgowej” . neuron . 71 (6): 995–1013. doi : 10.1016/j.neuron.2011.07.026 . PMC 3779648 . PMID 21943598 .
  9. ^ Linie Cre scharakteryzowane przez JAX Cre Resource (http://cre.jax.org/data.html)
  10. ^   Wade, Mikołaj (1999-09-07). „NAUKOWCA W PRACY: Joe Z. Tsien; inteligentnych myszy i jeszcze mądrzejszego człowieka” . New York Timesa . ISSN 0362-4331 .
  11. ^   Lehrer, Jonasz (14.10.2009). „Neuronauka: mała, futrzana… i inteligentna” . Wiadomości przyrodnicze . 461 (7266): 862–864. doi : 10.1038/461862a . PMID 19829344 .
  12. ^   Cyranoski, Dawid (2012). „Testowanie działania pobudzającego mózg magnezu” . Natura . doi : 10.1038/natura.2012.11665 . S2CID 87848888 .
  13. Bibliografia    _ Weinger, JG; Lu, ZL; Xue, F; Sadeghpour, S. (2015). „Skuteczność i bezpieczeństwo MMFS-01, wzmacniacza gęstości synaps, w leczeniu zaburzeń poznawczych u osób starszych: randomizowana, podwójnie ślepa próba kontrolowana placebo” . J Choroba Alzheimera Dis . 49 (27 października 2015): 971–990. doi : 10.3233/JAD-150538 . PMC 4927823 . PMID 26519439 .
  14. Bibliografia    _ Osan, R; Shoham, S; Jin, W; Zuo, W; Tsien, JZ (kwiecień 2005). „Identyfikacja jednostek kodowania na poziomie sieci do reprezentacji w czasie rzeczywistym epizodycznych doświadczeń w hipokampie” . Proc Natl Acad Sci USA . 102 (17): 6125–30. Bibcode : 2005PNAS..102.6125L . doi : 10.1073/pnas.0408233102 . PMC 1087910 . PMID 15833817 .
  15. Bibliografia    _ Osan, R; Tsien, JZ (styczeń 2006). „Organizujące zasady kodowania pamięci w czasie rzeczywistym: zespoły kliki neuronowych i uniwersalne kody neuronowe”. Trendy Neurosci . 29 (1): 48–57. doi : 10.1016/j.tins.2005.11.004 . PMID 16325278 . S2CID 53177323 .
  16. ^ The Boston Globe: Mysz, która pamiętała jazdę Terror of Disney, pobudza wgląd w mózg. http://archive.boston.com/yourlife/health/mental/articles/2005/04/12/the_mouse_that_remembered/?page=full
  17. Bibliografia    _ Chen, G; Kuang, H.; Wang, D; Tsien, JZ (kwiecień 2007). „Kodowanie neuronowe koncepcji gniazda w mózgu myszy” . Proc Natl Acad Sci USA . 104 (14): 6066–71. Bibcode : 2007PNAS..104.6066L . doi : 10.1073/pnas.0701106104 . PMC 1851617 . PMID 17389405 .
  18. ^ „Podobnie jak Złotowłosa, myszy znają łóżko, które jest„ w sam raz ” ” .
  19. Bibliografia    _ i in. (2001). „Niedobór neurogenezy u myszy z nokautem preseniliny-1 specyficznych dla przodomózgowia jest związany ze zmniejszonym klirensem śladów pamięci hipokampa” . neuron . 32 (5): 911–26. doi : 10.1016/s0896-6273(01)00523-2 . PMID 11738035 . S2CID 17731574 .
  20. ^ Wiadomości magazynu Nature. http://www.nature.com/news/2001/011207/full/news0111213-2.html
  21. ^ „Neurogeneza - mechanizm przechowywania pamięci, usuwanie? | ALZFORUM” .
  22. Bibliografia    _ i in. (październik 2008). „Indukowalne i selektywne usuwanie wspomnień w mózgu myszy poprzez manipulację chemiczno-genetyczną” . neuron . 60 (2): 353–66. doi : 10.1016/j.neuron.2008.08.027 . PMC 2955977 . PMID 18957226 .
  23. ^ Lek „Eternal Sunshine” wybiórczo wymazuje wspomnienia autorstwa New Scientist. https://www.newscientist.com/article/dn15025-eternal-sunshine-drug-selectively-erases-memories
  24. Bibliografia    _ i in. (2011). „Receptory NMDA w neuronach dopaminergicznych mają kluczowe znaczenie dla uczenia się nawyków” . neuron . 72 (6): 1055–1066. doi : 10.1016/j.neuron.2011.10.019 . PMC 3246213 . PMID 22196339 .
  25. ^ Wall Street Journal: Jak trzymają nas nawyki. http://archive.boston.com/yourlife/health/mental/articles/2005/04/12/the_mouse_that_remembered/?page=full
  26. ^ Streszczenie wideo z magazynu NEURON. https://www.youtube.com/watch?v=IVX69AXdYaw
  27. ^ „Projekt dekodowania mózgu” .
  28. Bibliografia    _ Li, Meng; Osan, Remus; Chen, Guifen; Lin, Longian; Wang, Phillip Lei; Frey, Sabine; Frey, Julia; Zhu, Dajiang; Liu, Tianming; Zhao, Kieł; Kuang, Hui (2013). „O początkowym mapowaniu aktywności mózgu kodu pamięci epizodycznej i semantycznej w hipokampie” . Neurobiologia uczenia się i pamięci . 105 : 200–210. doi : 10.1016/j.nlm.2013.06.019 . PMC 3769419 . Identyfikator PMID 23838072 .
  29. ^   Ehlen F, Fromm O, Vonberg I, Klostermann F (2016). „Pokonywanie dwoistości: połączona funkcja bousfieldowska do modelowania tworzenia słów w zadaniach związanych z płynnością werbalną” . Biuletyn i przegląd psychonomiczny . 23 (5): 1354–1373. doi : 10.3758/s13423-015-0987-0 . PMID 26715583 .
  30. ^    Fromm O, Klosterman F, Ehlen F (2020). „Wektorowy model przestrzenny dla funkcji sieci neuronowej: inspiracje z podobieństw między teorią łączności a logarytmicznym przebiegiem czasowym tworzenia słów” . Granice w neuronauce systemowej . 14 : 58. doi : 10.3389/fnsys.2020.00058 . PMC 7485382 . PMID 32982704 .
  31. ^     Tsien, Joe Z. (2016). „Zasady inteligencji: o logice ewolucyjnej mózgu” . Granice w neuronauce systemowej . 9 : 186. doi : 10.3389/fnsys.2015.00186 . ISSN 1662-5137 . PMC 4739135 . PMID 26869892 .
  32. ^ Tsien, Kod pamięci , Scientific American, lipiec 2007; http://redwood.psych.cornell.edu/courses/psych512fall07/papers/Tsien_memorycode_07.pdf

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Joe_Z._Tsien&oldid=1136218525 ”