DELINEATING CELL-SPECIFIC OUTPUT PATHWAYS OF THE GPe THAT SUPPORT LONG-LASTING BEHAVIORAL RECOVERY IN DOPAMINE DEPLETED MICE

描绘支持多巴胺耗尽小鼠长期行为恢复的 GPe 细胞特异性输出途径

基本信息

  • 批准号:
    10317096
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 38.81万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-12-15 至 2023-11-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Abstract    A major challenge in the treatment of neurological diseases is the elaborate and diffuse nature of neural  circuits, where physically proximal neurons are engaged in functionally different pathways. The ability to target  neurons based on function, rather than location, is critical to improving treatments for disease. In Parkinson’s  disease, improved treatments have been driven by the discovery of cell type diversity in the striatum, providing  access to functionally opposing circuits: the direct and indirect pathways. However, with the exception of  neuronal diversity in the striatum, all other downstream nuclei in the basal ganglia are depicted as  homogeneous relay nuclei, an oversimplification whose limits are increasingly apparent as techniques to study  circuit function become more sophisticated. Recently, my lab has pioneered the use of transgenic mouse lines  to subdivide neurons in the external globus pallidus (GPe) into subpopulations that differ in anatomy and  electrophysiological properties. Leveraging tools to optogenetically manipulate these genetic subpopulations,  we are now in position to discover their contributions to behavior. In preliminary studies, we found that  optogenetic interventions targeted to particular subpopulations in the GPe (but not global stimulation of the  entire nucleus) could restore motor function in dopamine depleted mice and the effects persisted for hours  after stimulation. This finding challenges long-­standing models of circuit organization in the basal ganglia and  has relevance for PD, where current interventions provide only transient relief of motor symptoms that rapidly  return once stimulation stops. Experiments in this proposal will identify which neuronal subpopulations in the  GPe are required to induce long-­lasting motor rescue (Aim 1) and will elucidate the pathways through which  they mediate their effects (Aim 2). Aim 1, will use optogenetics and in vivo recordings to assess the impact of  modulating genetically-­defined neuronal subpopulations on local circuit dynamics in the GPe and their effects  on behavior. Specifically, we will test the hypothesis that recovered movements following optogenetic  stimulation are goal-­directed and restore the ability of mice to seek out food, social interactions, and avoid  anxiety-­provoking environments. In Aim 2, we will use in vivo recordings, coupled with viral-­assisted circuit  mapping, to elucidate the pathways through which neuronal subpopulations in the GPe exert their prokinetic  effects on movement. Our preliminary data suggest that therapeutic interventions share a common mechanism  of reversing pathological firing patterns in the substantia nigra reticulata (SNr), the primary basal ganglia output  nucleus in rodents. Our proposed experiments will determine whether this effect is mediated by direct  projections of GPe neurons to the SNr, or whether it is mediated through a disynaptic pathway involving the  subthalamic nucleus (STN). Combined, results from these studies will elucidate the pathways and circuit  mechanisms responsible for long-­lasting motor rescue in dopamine depleted mice and will revise long-­standing  models of indirect pathway dysfunction in disease.
文摘

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Histamine and deep brain stimulation: the pharmacology of regularizing a brain.
  • DOI:
    10.1172/jci124777
  • 发表时间:
    2018-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Timothy C. Whalen;A. Gittis
  • 通讯作者:
    Timothy C. Whalen;A. Gittis
Delta oscillations are a robust biomarker of dopamine depletion severity and motor dysfunction in awake mice.
Delta振荡是清醒小鼠多巴胺耗竭严重程度和运动功能障碍的强有力的生物标志物。
  • DOI:
    10.1152/jn.00158.2020
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Whalen,TimothyC;Willard,AmandaM;Rubin,JonathanE;Gittis,ArynH
  • 通讯作者:
    Gittis,ArynH
Distinct globus pallidus circuits regulate motor and cognitive functions.
不同的苍白球回路调节着运动和认知功能。
  • DOI:
    10.1016/j.tins.2021.06.001
  • 发表时间:
    2021-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    15.9
  • 作者:
    Aristieta A;Gittis A
  • 通讯作者:
    Gittis A
Distinct Kinematic Adjustments over Multiple Timescales Accompany Locomotor Skill Development in Mice.
  • DOI:
    10.1016/j.neuroscience.2021.05.002
  • 发表时间:
    2021-07-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Nguyen KP;Sharma A;Gil-Silva M;Gittis AH;Chase SM
  • 通讯作者:
    Chase SM
Stressing the Importance of Cholinergic Interneurons in Striatal Function.
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Aryn Hilary Gittis其他文献

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    2020
  • 资助金额:
    $ 38.81万
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  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 38.81万
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  • 批准号:
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  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 38.81万
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DELINEATING CELL-SPECIFIC OUTPUT PATHWAYS OF THE GPe THAT SUPPORT LONG-LASTING BEHAVIORAL RECOVERY IN DOPAMINE DEPLETED MICE
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  • 批准号:
    10063586
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
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NOVEL EXPERIMENTAL PLATFORM FOR PRODOMAL PARKINSON'S DISEASE
前发性帕金森病的新型实验平台
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    2024
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    2024
  • 资助金额:
    $ 38.81万
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    2901648
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    2024
  • 资助金额:
    $ 38.81万
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  • 批准号:
    488039
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 38.81万
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  • 批准号:
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  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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  • 批准号:
    2883985
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 38.81万
  • 项目类别:
    Studentship
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