El laboratorio de McKenzie estudia cómo se crean los recuerdos, cómo se forman y se propagan los patrones de actividad neuronal y cómo controlar la propagación de las convulsiones.
A pesar de ser una de las regiones cerebrales más estudiadas, la función central del hipocampo sigue siendo desconocida. Mi trabajo ha sido guiado por el marco de memoria relacional de la función del hipocampo. Según esta teoría, los eventos separados en el tiempo y el espacio pueden estar relacionados entre sí en virtud de la vinculación asociativa en los circuitos del hipocampo. Este puente espacio-temporal permite el descubrimiento de nuevas reglas y categorías, que veo como la función principal de este sistema de memoria.
De alguna manera, el hipocampo es capaz de unir regiones corticales que de otra manera tendrían una asociatividad débil. En el lenguaje del aprendizaje automático, esta coherencia dependiente del hipocampo expande el espacio de características sobre el cual puede ocurrir el aprendizaje. Me interesa cómo se extraen las regularidades de los particulares. Específicamente, mi laboratorio estudia cómo el aprendizaje de categorías está influenciado por el espacio de características expandido proporcionado por las interacciones hipocampal / cortical.
A lo largo de su vida, a 1 de cada 26 estadounidenses se le diagnosticará epilepsia. Los tratamientos farmacológicos disponibles conllevan efectos secundarios importantes y no son efectivos en el 30% de la población que suele sufrir años antes de buscar tratamientos alternativos, como la resección quirúrgica del foco convulsivo. En los casos en que se desconoce el foco, cuando hay múltiples focos o cuando la resección es demasiado arriesgada, la estimulación cerebral profunda puede ser una opción. Actualmente existen dos opciones aprobadas por la FDA: estimulación crónica del núcleo anterior del tálamoy estimulación de circuito cerrado "sensible" a la zona de inicio de las convulsiones. Nadie sabe por qué estos protocolos de estimulación son efectivos, qué pacientes pueden beneficiarse más o cuál es la mejor estrategia para dictar cuándo y cómo estimular.
Mi laboratorio está trabajando para desarrollar algoritmos de pronóstico de convulsiones para detectar convulsiones antes de que comiencen. Esta advertencia avanzada se utilizará para perturbar la actividad neuronal para desincronizar el cerebro y, con suerte, detener la propagación de la actividad ictal desde la zona de inicio a regiones cerebrales que de otro modo serían sanas.
Nadie sabe qué característica de la actividad neuronal utiliza el cerebro para comunicarse consigo mismo. Podría ser la identidad de qué neuronas se disparan, la velocidad a la que esas neuronas se disparan durante una ventana de tiempo, el patrón de actividad sincrónica dentro de alguna ventana de tiempo o incluso el orden en el que las neuronas se disparan entre sí. Creo que el patrón de actividad sincrónica es importante y que el aprendizaje está respaldado por cambios en los que las neuronas se activan juntas en cualquier circunstancia dada. Mi laboratorio estudia cómo las neuronas excitadoras compiten entre sí para estar activas juntas en breves períodos de tiempo. Quiero saber si la plasticidad en la inhibición lateral puede dictar quién puede disparar con quién y bajo qué circunstancias se aplican esas reglas de coexistencia.
Los patrones de correlación complejos y la sincronía finamente equilibrada solo importan si esos picos pueden impulsar la actividad divergente en las regiones eferentes del cerebro. ¿Cómo se leen los patrones de actividad sincrónica? ¿Cómo interactúan las señales entrantes con la actividad en curso que surgió a través de la conectividad recurrente intrarregional? ¿Podemos separar la contribución única de las entradas de una región del cerebro a la actividad en otra para descubrir una regla de transferencia sináptica en cualquier sinapsis en estos circuitos centrales de memoria?