Determinants of sparse activity in neocortex
新皮质稀疏活动的决定因素
基本信息
- 批准号:10375925
- 负责人:
- 金额:$ 54.31万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-02-15 至 2026-11-30
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AcetylcholineAcuteAnatomyAssociation LearningAversive StimulusBrainCellsCoupledCouplingDataDesire for foodDetectionDisinhibitionEnvironmentEpilepsyFeedbackFire - disastersInterneuronsLeadLearningMapsMediatingMemoryMental DepressionMinorModelingMolecularMusNeocortexNeuronsOutputParvalbuminsPatternPerceptionPhasePlayProbabilityPsychological reinforcementResearchRewardsRoleRunawaySensorySignal TransductionSkinSliceSomatosensory CortexSomatostatinSourceStimulusSynapsesSynaptic plasticityTactileTestingThalamic structureTimeTouch sensationTrainingVasoactive Intestinal PeptideVibrissaeWaterbarrel cortexcholinergiccostexperienceexperimental studyhippocampal pyramidal neuronin vivoinhibitory neuronlearning strategyneocorticaloptogeneticspatch clamppreventrelating to nervous systemsensory cortexsensory input
项目摘要
ABSTRACT
Synaptic plasticity in neocortical neurons is intimately tied to learning and memory. Decades of
research in acute brain slices have characterized the patterns of spike timing required to evoke
synaptic change in minute detail, but it remains unknown whether these conditions occur and
are sufficient to drive synaptic plasticity in the living brain. Indeed, in vivo recordings indicate
that neocortical neurons live in an environment of profound inhibition that lowers overall firing
rates and prevents plasticity. How then do cortical neurons escape this inhibition to encounter
appropriate conditions for plasticity during learning? New evidence suggests that parvalbumin
(PV) GABAergic neurons may play a dominant role in regulating cortical activity and controlling
network rewiring, particularly at the early stages of learning. Using a multiwhisker stimulus
coupled to a water reward, we have developed a paradigm for sensory association learning that
drives rapid changes in excitatory synaptic strength in mouse barrel cortex. Importantly, our
new data indicate that PV output to neocortical pyramidal neurons is markedly suppressed at
the earliest stages of sensory training. Our experiments will integrate in vivo and acute brain
slice recordings to test the hypothesis that PV neurons are a dominant regulator of sensory-
evoked activity in mouse barrel cortex. We propose that reward-related acetylcholine release
indirectly suppresses PV neural firing to depress PV output and increase sensory-evoked
activity during learning. Our experiments will identify mechanisms for cortical disinhibition that
facilitate experience-dependent synaptic plasticity in sensory cortex.
抽象的
新皮质神经元中的突触可塑性与学习和记忆密切相关。几十年的时间
急性脑切片的研究表征了唤起峰值时机的模式
分钟细节的突触变化,但是这些情况是否发生,并且
足以驱动活大脑中的突触可塑性。确实,体内记录表明
新皮层神经元生活在深刻抑制的环境中,可以降低整体射击
速率并防止可塑性。那么皮质神经元如何逃脱这种抑制作用
学习过程中可塑性的适当条件?新证据表明白蛋白原
(PV)GABA能神经元可能在调节皮质活性和控制中起主要作用
网络重新布线,特别是在学习的早期阶段。使用多旋风刺激
加上水的奖励,我们为感官协会学习了一个范式,
驱动小鼠桶皮层中兴奋性突触强度的快速变化。重要的是,我们的
新数据表明,在
感官训练的最早阶段。我们的实验将整合在体内和急性大脑中
切片记录以检验PV神经元是感觉的主要调节剂的假设
小鼠桶皮层中的诱发活性。我们提出了与奖励相关的乙酰胆碱释放
间接抑制PV神经射击以降低PV输出并增加感官诱发
学习过程中的活动。我们的实验将确定皮质抑制的机制
促进感觉皮质中的经验依赖性突触可塑性。
项目成果
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