Characterization of Olfactory Bulb Projection Neuron Diversity

嗅球投射神经元多样性的表征

基本信息

  • 批准号:
    9402500
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 22.57万
  • 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:
    2017-07-01 至 2019-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY Understanding how the nervous system extracts and encodes features of an organism’s environment is a major goal of sensory biology and systems neuroscience. In the vertebrate olfactory system, projection neurons of the main olfactory bulb receive synaptic input from the primary sensory neurons in the peripheral olfactory epithelium. These projection neurons – comprising the mitral and tufted cells – relay sensory information to multiple higher order brain centers to drive a spectrum of innate and learned behaviors. Previous studies indicate that olfactory bulb projection neurons are functionally if not genetically heterogeneous: the mitral and tufted cells are anatomically, morphologically and physiologically distinct; mitral cells can be distinguished based on their differential expression of ion channel subunits and intrinsic physiological properties; and projection neurons display different patterns of innervation in higher order olfactory centers implicated in innate and learned olfactory behaviors. One view based on this large body of evidence is that subtypes of projection neurons represent different features of the odorant stimulus and carry parallel streams of information to different olfactory centers to generate behaviors. While electrophysiological properties, expression of selected molecular markers and connectivity have been used to describe differences among projection neurons, current approaches have not yet yielded a systematic classification of olfactory bulb projection neuron diversity. This information is necessary for elucidating in a comprehensive manner the principles underlying olfactory coding as information is relayed and transformed by the population of olfactory bulb projection neurons. In the present application, we propose to apply single cell RNA profiling by deep sequencing (single cell RNA-Seq) to generate a taxonomy of olfactory bulb projection neurons. The single cell approach relies upon each cell type’s unique transcriptional signature to define itself and therefore requires no a priori knowledge of the nature or extent of diversity within the population. The taxonomy of projection neurons will be independently validated by RNA in situ hybridizations. We will further test the hypothesis that projection neurons innervating different brain regions are genetically distinct. Importantly, the identification of cell type-specific genes will allow genetic access to the newly identified cell types and the circuits in which they function. Thus we expect the proposed R21 project to enable the future development of powerful genetic tools for targeting the subcircuits mediating specific olfactory behaviors.
项目总结 了解神经系统如何提取和编码有机体环境的特征是 感觉生物学和系统神经科学的主要目标。在脊椎动物的嗅觉系统中, 主嗅球神经元接受来自外周初级感觉神经元的突触输入 嗅觉上皮。这些投射神经元--包括二尖瓣细胞和簇状细胞--传递感觉 信息传递到多个更高级别的大脑中心,以驱动一系列先天和后天行为。上一首 研究表明,嗅球投射神经元在功能上是不同的,如果不是在遗传上的话: 二尖瓣和簇生细胞在解剖、形态和生理上是不同的;二尖瓣细胞可以是 根据离子通道亚基和内在生理的差异表达而区分的 在高级嗅觉中枢,投射神经元表现出不同的神经支配模式 与先天和后天的嗅觉行为有关。基于大量证据的一种观点是 不同类型的投射神经元代表气味刺激的不同特征,并携带平行的流 将信息传递到不同的嗅觉中心以产生行为。虽然电生理特性, 所选分子标记的表达和连接性已被用来描述 投射神经元,目前的方法还没有产生一个系统的分类嗅球 投射神经元多样性。这些信息对于全面地阐明 嗅觉编码的基本原理是信息由嗅觉群体传递和转换 球状投射神经元。在目前的应用中,我们建议应用单细胞RNA图谱的深度 测序(单细胞RNA-Seq)以产生嗅球投射神经元的分类。单细胞 该方法依赖于每种细胞类型的独特转录签名来定义自己,因此不需要 对种群内多样性的性质或程度的先验知识。投射的分类学 神经元将通过RNA原位杂交进行独立验证。我们将进一步检验这一假设 支配不同大脑区域的投射神经元在基因上是不同的。重要的是,确定 特定于细胞类型的基因将允许基因访问新识别的细胞类型和它们所在的回路 功能。因此,我们预计拟议的R21项目将使未来能够开发强大的遗传工具 用于靶向调节特定嗅觉行为的子回路。

项目成果

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