Dynamic regulation of cortical information processing and energy expenditure by food availability

食物供应对皮层信息处理和能量消耗的动态调节

基本信息

项目摘要

What we eat greatly impacts our brain function. Most people have experienced the feeling of being less able to concentrate or getting grumpy when they are hungry. This is because our brains need many calories to function. Despite only comprising 2% of the body mass, the brain utilizes 20% of the energy we consume daily, meaning that, by weight, it is the most energetically expensive organ. When food intake is reduced, organs such as muscles, reduce their performance in order to save energy. We predict that the brain is no different, and that when food intake is reduced, the brain should similarly reduce its performance in order to save energy. We will test this prediction in mice, as an animal model of mammalian brain function that allows us to study the cellular mechanisms underlying this process. To do so, we will reduce the calorie intake of mice by 20-25% and will record the activity of neurons within their brain, specifically within the visual cortex, which processes visual information. Our preliminary data show that calorie restriction reduces the function of the visual cortex, in line with our prediction. In our study, we will further explore these changes, and examine if they help the brain to save energy when calorie intake is reduced. We next want to understand the molecules and hormones responsible for linking changes in caloric intake with changes in brain function. Finally, we want to understand to what extent reductions in brain function during calorie restriction actually impact behaviour. Specifically, in our study, we will test how reductions in the function of the visual cortex during calorie restriction affect visual ability in mice. Overall, our study will help us to understand how calorie intake impacts brain function and energy consumption. This work will be important for understanding how best to adapt human diet to improve life-long cognitive function, which would benefit quality of life and economic productivity, and would reduce health costs. Our study may also reveal potential drug targets for improving brain function and energy use.
我们吃的东西会极大地影响我们的大脑功能。大多数人都有过饥饿时无法集中注意力或脾气暴躁的感觉。这是因为我们的大脑需要大量的卡路里来运作。尽管大脑只占身体质量的2%,但它却消耗了我们每天消耗的20%的能量,这意味着,按重量计算,它是能量最昂贵的器官。当食物摄取量减少时,肌肉等器官也会降低其机能,以节省能量。我们预测大脑也没有什么不同,当食物摄入量减少时,大脑也应该同样降低其性能以节省能量。我们将在小鼠身上测试这一预测,作为哺乳动物脑功能的动物模型,使我们能够研究这一过程背后的细胞机制。为此,我们将把老鼠的卡路里摄入量减少20-25%,并记录它们大脑中神经元的活动,特别是处理视觉信息的视觉皮层。我们的初步数据表明,卡路里限制会降低视觉皮层的功能,这与我们的预测一致。在我们的研究中,我们将进一步探索这些变化,并检查当卡路里摄入量减少时,它们是否有助于大脑储存能量。接下来,我们想要了解将热量摄入的变化与大脑功能的变化联系起来的分子和激素。最后,我们想了解在卡路里限制期间大脑功能的降低在多大程度上影响了行为。具体来说,在我们的研究中,我们将测试在卡路里限制期间视觉皮层功能的降低如何影响小鼠的视觉能力。总的来说,我们的研究将帮助我们了解卡路里摄入如何影响大脑功能和能量消耗。这项工作对于了解如何最好地调整人类饮食以改善终身认知功能非常重要,这将有利于生活质量和经济生产力,并将降低健康成本。我们的研究也可能揭示改善大脑功能和能量使用的潜在药物靶点。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Neocortex saves energy by reducing coding precision during food scarcity.
  • DOI:
    10.1016/j.neuron.2021.10.024
  • 发表时间:
    2022-01-19
  • 期刊:
  • 影响因子:
    16.2
  • 作者:
    Padamsey Z;Katsanevaki D;Dupuy N;Rochefort NL
  • 通讯作者:
    Rochefort NL
Sex-specific resilience of neocortex to food restriction
新皮质对食物限制的性别特异性弹性
  • DOI:
    10.7554/elife.93052.1
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Padamsey Z
  • 通讯作者:
    Padamsey Z
Defying Expectations: How Neurons Compute Prediction Errors in Visual Cortex.
违背预期:神经元如何计算视觉皮层中的预测误差。
  • DOI:
    10.1016/j.neuron.2020.12.005
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    16.2
  • 作者:
    Padamsey Z
  • 通讯作者:
    Padamsey Z
Paying the brain's energy bill.
支付大脑的能量账单。
Parametric Copula-GP model for analyzing multidimensional neuronal and behavioral relationships.
  • DOI:
    10.1371/journal.pcbi.1009799
  • 发表时间:
    2022-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Kudryashova N;Amvrosiadis T;Dupuy N;Rochefort N;Onken A
  • 通讯作者:
    Onken A
{{ 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 }}

Nathalie Louise Isabelle Rochefort其他文献

Nathalie Louise Isabelle Rochefort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('Nathalie Louise Isabelle Rochefort', 18)}}的其他基金

Neural Representation of Uncertainty in Mouse Visual Cortex
小鼠视觉皮层不确定性的神经表征
  • 批准号:
    BB/X013308/1
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 64.57万
  • 项目类别:
    Research Grant

相似国自然基金

糖尿病ED中成纤维细胞衰老调控内皮细胞线粒体稳态失衡的机制研究
  • 批准号:
    82371634
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
亚低温调控颅脑创伤急性期神经干细胞Mpc2/Lactate/H3K9lac通路促进神经修复的研究
  • 批准号:
    82371379
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
精氨酸调控骨髓Tregs稳态在脓毒症骨髓功能障碍中的作用研究
  • 批准号:
    82371770
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
PRNP调控巨噬细胞M2极化并减弱吞噬功能促进子宫内膜异位症进展的机制研究
  • 批准号:
    82371651
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
CBP/p300-HADH轴在基础胰岛素分泌调节中的作用和机制研究
  • 批准号:
    82370798
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
Got2基因对浆细胞样树突状细胞功能的调控及其在系统性红斑狼疮疾病中的作用研究
  • 批准号:
    82371801
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    47.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
TIPE2调控巨噬细胞M2极化改善睑板腺功能障碍的作用机制研究
  • 批准号:
    82371028
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
PfAP2-R介导的PfCRT转录调控在恶性疟原虫对喹啉类药物抗性中的作用及机制研究
  • 批准号:
    82372275
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
α-酮戊二酸调控ACMSD介导犬尿氨酸通路代谢重编程在年龄相关性听力损失中的作用及机制研究
  • 批准号:
    82371150
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
mPFC-VTA-NAc多巴胺能投射调控丙泊酚麻醉—觉醒的机制研究
  • 批准号:
    82371284
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Collaborative Research: Cortical Perineuronal Net Regulation of Maternal Caregiving Behaviors
合作研究:母亲护理行为的皮质神经周围网络调节
  • 批准号:
    2336907
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 64.57万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: Cortical Perineuronal Net Regulation of Maternal Caregiving Behaviors
合作研究:母亲护理行为的皮质神经周围网络调节
  • 批准号:
    2336906
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 64.57万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Regulation of paraspeckles by STAU1 in neurodegenerative disease
STAU1 在神经退行性疾病中对 paraspeckles 的调节
  • 批准号:
    10668027
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 64.57万
  • 项目类别:
The role of Poorly Characterized Disease-related Proteins in Cortical Development
特征不明的疾病相关蛋白在皮质发育中的作用
  • 批准号:
    10725259
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 64.57万
  • 项目类别:
In vivo three-photon microscopy of the cortical gray and white matter
皮质灰质和白质的体内三光子显微镜
  • 批准号:
    10712406
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 64.57万
  • 项目类别:
Fertilization-induced maturation of cortical ER clusters in oocytes; impact of maternal age
受精诱导卵母细胞皮质 ER 簇的成熟;
  • 批准号:
    10720185
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 64.57万
  • 项目类别:
Anti-Aging Molecule Sirt6 in Neuroprotection in Diabetic Retina
抗衰老分子 Sirt6 对糖尿病视网膜神经保护作用
  • 批准号:
    10568150
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 64.57万
  • 项目类别:
Transcriptional regulation over neurogenesis of cortical output neuron segmental identity and diversity
皮质输出神经元节段同一性和多样性的神经发生的转录调控
  • 批准号:
    10638147
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 64.57万
  • 项目类别:
Role of cortical catecholamines in regulating motivated behavior and striatal dopamine
皮质儿茶酚胺在调节动机行为和纹状体多巴胺中的作用
  • 批准号:
    10659716
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 64.57万
  • 项目类别:
Role of hippocampal interneurons in aberrant neurogenesis and epilepsy after traumatic brain injury
海马中间神经元在脑外伤后异常神经发生和癫痫中的作用
  • 批准号:
    10590467
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 64.57万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了