Linking Fast Timescale Neuron-Astrocyte Communication to Neural Circuit Function and Behavior

将快速时间尺度神经元-星形胶质细胞通信与神经回路功能和行为联系起来

基本信息

  • 批准号:
    10294804
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 44.32万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-08-15 至 2026-07-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary: Project 2 - Linking Fast Timescale Neuron-Astrocyte Communication to Neural Circuit Function and Behavior A fundamental yet unresolved question in neuroscience is how non-neuronal cells communicate with the surrounding neurons, influence their function, and potentially affect animal behavior. Astrocytes are in a unique position to modulate neural circuit function. They are ubiquitous in all CNS regions, express receptors for neurotransmitters, neuromodulators, and neuropeptides, extend highly ramified processes that interact with synapses and other CNS elements, and can operate as a syncytium partly due to their gap junctional coupling. These structural and functional properties enable them to modulate synaptic plasticity and neuronal excitability. Indeed, experimental evidence from multiple species and CNS regions now suggests that astrocytes modulate neural circuit function and behavior on both slow and fast timescales. Nevertheless, precisely how astrocytes respond to the composite molecular signals in their environment and how their intricate excitation patterns influence neural circuit function on fast timescales (sub-seconds to minutes) remains unclear. This Project will test the hypothesis that the heterogeneity of astrocyte transients can be understood by the temporal integration of the time-varying molecular signals in their environment. Previous studies have also suggested that astrocytes operate in at least two different modes: 1) Individually, and 2) as a syncytium. Yet, the relevance of these various forms of chemical excitation for neural circuit function remains a mystery. This Project's second hypothesis is that the different activity modes serve distinct physiological roles, enabling astrocytes to influence neural circuits and behavior on different timescales. This Project proposes four major Aims to tackle these issues as part of a team initiative. Aim 1 will determine how molecular signaling by local neurons relates to astrocyte excitation. Aim 2 focuses on elucidating how neuromodulator signaling by projection neurons influences astrocyte activity. Aim 3 will determine how targeted manipulation of astrocyte function (e.g., their ability to detect, temporally integrate, communicate, or respond to extracellular signals) modulates their excitation patterns, neural circuit function, and behavior. Aim 4 will generate a multilayer, multilevel atlas of the investigated neuron-astrocyte circuits. These data will be acquired from a common set of mouse cortical regions involved in sensorimotor processing using a reward-based quantitative behavioral assay. Computational analyses and modeling of this data will be used to identify variables controlling astrocyte excitation, cell-intrinsic parameters constraining this activity, distinct activity modes, and neuronal properties affected by these astrocytic features. Together, the functional and anatomical studies of this Project will a) provide foundational information about how astrocytes (individually or as a syncytium) respond to, integrate, and modulate neural circuit function (Projects 1 and 2); b) guide the development of novel genetically encoded indicators and interventional tools to interrogate neuron-astrocyte circuits in vivo (Projects 2, 3, and 4); c) inform, test, and refine predictive neuron-astrocyte circuit models of sensorimotor processing (Projects 1, 2, and Data Science Resource Core).
项目摘要:项目2-将快速的时间尺度神经 - 腹腔沟通链接到神经 电路功能和行为 神经科学中的一个基本但尚未解决的问题是非神经元细胞如何与 周围神经元,影响其功能,并可能影响动物行为。星形胶质细胞是独特的 调节神经回路功能的位置。它们在所有中枢神经系统地区无处不在,表达受体 神经递质,神经调节剂和神经肽扩展了与高度分支的过程相互作用 突触和其他CNS元素,并且可以作为合胞体的缝隙连接耦合而作为合成元素作战。 这些结构和功能性能使它们能够调节突触可塑性和神经元兴奋性。 确实,来自多个物种和中枢神经系统区域的实验证据现在表明星形胶质细胞调节 慢速和快速时标的神经回路功能和行为。然而,恰恰是星形胶质细胞 响应其环境中的复合分子信号以及如何复杂的激发模式 在快速时间标准(次秒至分钟)上影响神经回路功能尚不清楚。这个项目将 检验以下假设,即可以通过时间整合来理解星形胶质细胞瞬变的异质性 在其环境中随时间变化的分子信号。先前的研究还表明星形胶质细胞 至少以两种不同的模式运行:1)单独和2)作为合胞体。但是,这些各种相关性 神经回路功能的化学激发形式仍然是一个谜。该项目的第二个假设是 不同的活动模式发挥了不同的生理作用,使星形胶质细胞能够影响神经回路 和不同时间尺度的行为。该项目提出了四个主要旨在解决这些问题的主要目标 团队倡议。 AIM 1将确定局部神经元的分子信号传导与星形胶质细胞激发的关系。目的 2重点是阐明投影神经元的神经调节剂信号如何影响星形胶质细胞活性。目的 3将确定靶向星形胶质细胞功能的操纵如何(例如,它们检测,时间整合的能力, 通信或响应细胞外信号)调节其激发模式,神经回路功能和 行为。 AIM 4将产生研究的神经元 - 震颤电路的多层,多层地图集。这些 数据将从参与感官处理的一组常见的小鼠皮层区域获取 基于奖励的定量行为测定。该数据的计算分析和建模将用于 确定控制星形胶质细胞激发的变量,限制此活动的细胞中性参数,不同 活动模式和受这些星形细胞特征影响的神经元特性。一起,功能和 该项目的解剖学研究将a)提供有关星形胶质细胞的基础信息(单独或 作为合胞体)响应,整合和调节神经回路功能(项目1和2); b)指导 开发新型的遗传编码指标和介入神经元胃细胞的介入工具 体内电路(项目2、3和4); c)告知,测试和完善的预测性神经元 - 震动细胞电路模型 感觉运动处理(项目1、2和数据科学资源核心)。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Axel Nimmerjahn其他文献

Axel Nimmerjahn的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Axel Nimmerjahn', 18)}}的其他基金

Administrative Core
行政核心
  • 批准号:
    10461223
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 44.32万
  • 项目类别:
Administrative Core
行政核心
  • 批准号:
    10294801
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 44.32万
  • 项目类别:
Linking Fast Timescale Neuron-Astrocyte Communication to Neural Circuit Function and Behavior
将快速时间尺度神经元-星形胶质细胞通信与神经回路功能和行为联系起来
  • 批准号:
    10693171
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 44.32万
  • 项目类别:
Administrative Core
行政核心
  • 批准号:
    10693162
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 44.32万
  • 项目类别:
Linking Fast Timescale Neuron-Astrocyte Communication to Neural Circuit Function and Behavior
将快速时间尺度神经元-星形胶质细胞通信与神经回路功能和行为联系起来
  • 批准号:
    10461226
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 44.32万
  • 项目类别:
Elucidating cellular activity patterns underlying spinal cord function
阐明脊髓功能背后的细胞活动模式
  • 批准号:
    9912873
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 44.32万
  • 项目类别:
Elucidating cellular activity patterns underlying spinal cord function
阐明脊髓功能背后的细胞活动模式
  • 批准号:
    10381704
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 44.32万
  • 项目类别:
Genetically encoded indicators for large-scale sensing of neuromodulatory signaling in behaving animals
用于大规模感知行为动物神经调节信号的基因编码指标
  • 批准号:
    9533713
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 44.32万
  • 项目类别:
Genetically encoded indicators for large-scale sensing of neuromodulatory signaling in behaving animals
用于大规模感知行为动物神经调节信号的基因编码指标
  • 批准号:
    9767296
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 44.32万
  • 项目类别:
Overcoming barriers in the study of in vivo spinal cord function
克服体内脊髓功能研究的障碍
  • 批准号:
    8739332
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 44.32万
  • 项目类别:

相似国自然基金

海洋缺氧对持久性有机污染物入海后降解行为的影响
  • 批准号:
    42377396
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目
氮磷的可获得性对拟柱孢藻水华毒性的影响和调控机制
  • 批准号:
    32371616
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
还原条件下铜基催化剂表面供-受电子作用表征及其对CO2电催化反应的影响
  • 批准号:
    22379027
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
CCT2分泌与内吞的机制及其对毒性蛋白聚集体传递的影响
  • 批准号:
    32300624
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    10 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
在轨扰动影响下空间燃料电池系统的流动沸腾传质机理与抗扰控制研究
  • 批准号:
    52377215
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Designing novel therapeutics for Alzheimer’s disease using structural studies of tau
利用 tau 蛋白结构研究设计治疗阿尔茨海默病的新疗法
  • 批准号:
    10678341
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 44.32万
  • 项目类别:
Using Natural Mouse Movement to Establish a Developmental "Biomarker" for Corticospinal Damage
利用自然小鼠运动建立皮质脊髓损伤的发育“生物标志物”
  • 批准号:
    10667807
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 44.32万
  • 项目类别:
Imaging transcriptomics across developmental stages of early psychotic illness
早期精神病发展阶段的转录组学成像
  • 批准号:
    10664783
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 44.32万
  • 项目类别:
Disruption of spinal circuit early development after silencing En1/Foxp2 interneurons
沉默 En1/Foxp2 中间神经元后脊髓回路早期发育中断
  • 批准号:
    10752857
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 44.32万
  • 项目类别:
Cross-modal plasticity after the loss of vision at two early developmental ages in the posterior parietal cortex: Adult connections, cortical function and behavior.
后顶叶皮质两个早期发育年龄视力丧失后的跨模式可塑性:成人连接、皮质功能和行为。
  • 批准号:
    10751658
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 44.32万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了