化学系助理教授雷切尔·斯坦哈特 (Rachel Steinhardt)因其项目“生物正交神经调节化学工具”获得了国家科学基金会的职业资助。

神经科学中最令人困惑的挑战之一是如何解释大脑学习和改变自身的能力。大脑的这种功能可以实现多种行为和精神状态，包括睡眠、觉醒、情绪和注意力。虽然人们知道细胞之间的连接是这种神经活动的核心，但这些连接如何发挥作用、改变和促进这些行为仍然是个谜。

该项目旨在更好地了解单个细胞如何进行通信以产生大脑活动。斯坦哈特实验室将探究与这一现象有关的两种关键化学物质——多巴胺和血清素。斯坦哈特的团队将检查这些化学物质的分子行为，以更好地了解它们如何促进神经活动，从而驱动睡眠、学习和记忆等大脑功能。

核磁共振等传统成像工具无法充分洞察这一过程，因为它们无法捕获最小规模的神经活动。因此，斯坦哈特将开发和使用新工具，使她能够专门研究大脑的分子水平，这将使她能够做出通过传统成像方法不可能实现的发现。这些创新的化学工具将包括基因工程分子和光，可以刺激单个细胞并阐明参与某些神经活动的关键分子相互作用。

传统方法通过关注整个大脑来检查神经活动，而这种自下而上的实验将着眼于单个细胞，以发现神经网络如何运作。这个研究项目应该有助于建立对血清素和多巴胺如何控制不同行为(包括睡眠、精神疾病和成瘾)的基本了解。这一基础科学可以应用于诸如更有效地治疗精神疾病之类的事情。斯坦哈特的其他一些研究重点是创伤后应激障碍等疾病的分子化学。