Le secret du succès du Simons Center for the Social Brain du MIT réside dans son nom. Avec une philosophie fondatrice de « collaboration et communauté » qui a soutenu de nombreux scientifiques dans plus d’une douzaine d’instituts de recherche de la région de Boston, le SCSB fait progresser la recherche en étant intrinsèquement social.
La mission du SCSB est de « comprendre les mécanismes neuronaux qui sous-tendent la cognition et le comportement sociaux et de traduire ces connaissances en un meilleur diagnostic et un meilleur traitement des troubles du spectre autistique ». Lorsque le directeur Mriganka Sur a fondé le centre en 2012 en partenariat avec la Simons Foundation Autism Research Initiative (SFARI) de Jim et Marilyn Simons, il a envisagé une manière différente de réaliser des progrès de recherche urgents par rapport à l’approche traditionnelle consistant à financer des projets isolés dans des laboratoires individuels. Sur souhaitait que la contribution du SCSB aille au-delà des articles, même si elle en a généré environ 350 et ce n’est pas fini. Il cherchait à créer une communauté de recherche sur l’autisme durable et engagée au MIT et au-delà.
“Lorsque vous avez un très gros problème qui englobe tant de sujets — une présentation clinique, un gène et tout le reste — vous devez faire face à plusieurs échelles d’enquête », explique Sur, professeur Newton de neurosciences au Département des sciences du cerveau et des sciences cognitives (BCS) du MIT et à l’Institut Picower pour l’apprentissage et la mémoire. « Ce problème ne peut être résolu par une seule personne ou un seul laboratoire. Nous devons couvrir plusieurs laboratoires et plusieurs façons de penser. C’était notre vision.
Parallèlement à un riche calendrier de colloques publics, de déjeuners et d’événements spéciaux, le SCSB catalyse des collaborations de recherche multiperspectives et multi-échelles de deux manières programmatiques. Des projets ciblés financent des équipes multidisciplinaires de scientifiques aux expertises complémentaires pour aborder collectivement une question scientifique urgente. Parallèlement, le centre soutient les boursiers postdoctoraux Simons avec non pas un, mais deux mentors, garantissant ainsi une pollinisation croisée des idées et des méthodes.
Collaboration complémentaire
En 11 ans, SCSB a financé neuf projets ciblés. Chacun, de par sa conception, implique une exploration approfondie et multiforme d’une question majeure ayant à la fois une importance fondamentale et une pertinence clinique. Le premier projet, datant de 2013, par exemple, a mobilisé trois laboratoires couvrant BCS, le Département de biologie et le Whitehead Institute for Biomedical Research pour faire progresser la compréhension de la manière dont la mutation du gène Shank3 conduit à la physiopathologie du syndrome de Phelan-McDermid en travaillant à travers des échelles allant des connexions neuronales individuelles aux neurones entiers en passant par les circuits et le comportement.
D’autres projets antérieurs ont appliqué des approches multi-échelles intégrées de la même manière à des sujets allant de la façon dont la suppression du gène 16p11.2 modifie le développement des circuits cérébraux et de la cognition au rôle critique du noyau réticulaire thalamique dans le flux d’informations pendant le sommeil et l’éveil. Deux autres ont produit des examens approfondis des fonctions cognitives : comment nous passons de l’audition d’une chaîne de mots à la compréhension du sens d’une phrase, et les corrélats neuronaux et comportementaux des déficits dans la réalisation de prédictions sur les stimuli sociaux et sensoriels. Un autre projet a jeté les bases du développement d’un nouveau modèle animal pour la recherche sur l’autisme.
SFARI est particulièrement enthousiasmé par l’approche scientifique d’équipe du SCSB, déclare Kelsey Martin, vice-président exécutif de l’autisme et des neurosciences à la Fondation Simons. « Je suis ravi de l’esprit de collaboration qui règne au SCSB », déclare Martin. «C’est merveilleux de voir et d’en apprendre davantage sur les collaborations multidisciplinaires centrées sur une équipe parrainées par le centre.»
De nouveaux projets
L’année dernière, SCSB a lancé trois nouveaux projets ciblés. Une équipe étudie pourquoi de nombreuses personnes autistes subissent une surcharge sensorielle et teste des interventions potentielles pour les aider. Les scientifiques émettent l’hypothèse que les patients éprouvent un déficit dans la filtration des stimuli banals que les personnes neurotypiques prédisent qu’ils peuvent ignorer en toute sécurité. Des études suggèrent que le filtre prédictif repose sur des rythmes cérébraux « alpha/bêta » de fréquence relativement basse provenant des couches profondes du cortex, modérant les rythmes « gamma » de fréquence plus élevée dans les couches superficielles qui traitent les informations sensorielles.
Ensemble, les laboratoires de Charles Nelson, professeur de pédiatrie au Boston Children’s Hospital (BCH), et des membres du corps professoral du BCS, Bob Desimone, professeur Doris et Don Berkey, et Earl K. Miller, professeur Picower, testent l’hypothèse dans deux domaines différents. modèles animaux au MIT et chez des volontaires humains au BCH. Chez les animaux, ils testeront également un nouveau système de rétroaction en temps réel inventé dans le laboratoire de Miller, capable de corriger potentiellement l’équilibre de ces rythmes dans le cerveau. Et sur un modèle animal conçu avec une mutation Shank3, le laboratoire de Desimone testera également une thérapie génique.
«Aucun d’entre nous ne pourrait réaliser seul tous les aspects de ce projet», déclare Miller, chercheur au Picower Institute. « Cela n’a pu se produire que parce que nous travaillons tous les trois ensemble, en utilisant des approches différentes. »
Dès le début, dit Desimone, une collaboration étroite avec le groupe de Nelson au BCH a été essentielle. Pour garantir que ses mesures et celles de Miller chez les animaux et celles de Nelson chez les humains soient aussi comparables que possible, ils ont étroitement coordonné leurs protocoles de recherche.
« Si nous n’avions pas eu cette subvention conjointe, nous aurions choisi un ensemble de paramètres aléatoires complètement différents de ceux de Chuck, et les résultats n’auraient donc pas été comparables. Il serait difficile de les relier », explique Desimone, qui dirige également le McGovern Institute for Brain Research du MIT. « Il s’agit d’un projet qui ne pourrait pas être réalisé par un seul laboratoire fonctionnant de manière isolée. »
Un autre projet ciblé rassemble une coalition de sept laboratoires – six basés à BCS (professeurs Evelina Fedorenko, Edward Gibson, Nancy Kanwisher, Roger Levy, Rebecca Saxe et Joshua Tenenbaum) et un au Dartmouth College (Caroline Robertson) – pour une étude synergique. des fondements cognitifs, neuronaux et informatiques des échanges conversationnels. L’étude intégrera les aspects linguistiques et non linguistiques de la capacité conversationnelle chez les adultes et les enfants neurotypiques et ceux autistes.
Fedorenko a déclaré que le projet s’appuie sur les avancées et les collaborations du précédent projet linguistique ciblé qu’elle a dirigé avec Kanwisher.
« De nombreuses orientations que nous avons commencé à suivre restent des orientations actives dans nos laboratoires. Mais surtout, c’était vraiment amusant et cela a permis aux IP de [principal investigators] d’interagir beaucoup plus que nous le ferions normalement et d’explorer des questions interdisciplinaires passionnantes », explique Fedorenko. «Quand Mriganka m’a approché quelques années après l’achèvement du projet pour me demander un éventuel nouveau projet ciblé, j’ai sauté sur l’occasion.»
Gibson et Robertson étudient la manière dont les gens alignent leur dialogue, non seulement dans le contenu et la forme de leurs propos, mais également en utilisant le contact visuel. Fedorenko et Kanwisher utiliseront l’IRMf pour découvrir les composants clés d’un réseau de conversation dans le cortex. Saxe examinera le développement de la capacité de conversation chez les tout-petits à l’aide de nouvelles techniques d’IRM. Levy et Tenenbaum compléteront ces efforts pour améliorer les modèles informatiques de traitement du langage et de conversation.
Le plus récent projet ciblé postule que le système immunitaire peut être exploité pour aider à traiter les symptômes comportementaux de l’autisme. Quatre laboratoires – trois au BCS et un à la Harvard Medical School (HMS) – étudieront les mécanismes par lesquels les cellules immunitaires périphériques peuvent délivrer une cytokine potentiellement thérapeutique au cerveau. Une étude menée par deux des collaborateurs, la professeure agrégée du MIT Gloria Choi et le professeur agrégé du HMS Jun Huh, a montré que lorsque l’IL-17a atteint les neurones excitateurs dans une région du cortex de la souris, elle peut calmer l’hyperactivité dans les circuits associés aux symptômes de comportements sociaux et répétitifs. . Huh, immunologiste, examinera comment l’IL-17a peut passer de la périphérie au cerveau, tandis que Choi examinera ses effets neurologiques. Sur et Myriam Heiman, professeure agrégée au MIT, mèneront des études sur les types de cellules qui relient les circuits neuronaux aux systèmes circulatoires cérébraux.
« Il est assez étonnant que nous ayons un noyau de scientifiques travaillant sur des sujets très différents et réunis pour atteindre cet objectif commun », déclare Choi. “J’apprécie vraiment cela.”
Plusieurs mentors
Alors que les projets ciblés du SCSB unifient les laboratoires autour de la recherche, les bourses Simons du centre unifient les laboratoires autour de jeunes chercheurs, en fournissant non seulement un financement, mais aussi une paire de mentors et des interactions fluides entre leurs laboratoires. Les boursiers ont également l’occasion d’informer et d’inspirer leurs recherches fondamentales en rendant visite à des patients autistes, explique Sur.
« Le programme postdoctoral du SCSB joue un rôle essentiel en garantissant qu’une diversité de scientifiques exceptionnels sont exposés à la recherche sur l’autisme pendant leur formation, fournissant ainsi un vivier de nouveaux talents et de créativité pour le domaine », ajoute Martin, de la Fondation Simons.
Les Simons Fellows louent les opportunités supplémentaires offertes par un mentorat supplémentaire. Le postdoctorant Alex Major était Simons Fellow dans le laboratoire de Miller et dans celui de Nancy Kopell, professeur de mathématiques à l’Université de Boston, réputée pour sa modélisation des phénomènes d’ondes cérébrales que le laboratoire Miller étudie expérimentalement.
« La structure de double mentorat est un aspect très utile de la bourse », déclare Major. «C’est à la fois une opportunité de réseauter avec un autre chercheur principal et une expérience dans un sous-domaine différent des neurosciences.»
Miller affirme que le co-mentorat élargit les horizons et les capacités non seulement des mentorés, mais aussi des mentors et de leurs laboratoires. « La collaboration est une neuroscience du 21e siècle », déclare Miller. « Certaines de nos études sur le cerveau sont devenues trop vastes et trop complètes pour être encapsulées dans un seul laboratoire. Certaines de ces grandes questions nécessitent plusieurs approches et plusieurs techniques.
Desimone, qui a récemment encadré Seng Bum (Michael Yoo) avec Mehrdad Jazayeri, collègue de BCS et McGovern, dans un projet étudiant comment les animaux apprennent en observant les autres, est d’accord.
«Les postdoctorants nous disent tout le temps qu’ils souhaiteraient avoir deux mentors, juste en général pour avoir un autre point de vue», explique Desimone. «C’est une très bonne chose et c’est une façon pour les membres du corps professoral de découvrir ce que font les autres membres du corps professoral et leurs postdoctorants.»
En effet, le modèle du Centre Simons suggère que la recherche peut être très fructueuse lorsqu’elle est collaborative et sociale.
