The Ionic Basis of Spatial Codes in Medial Entorhinal Cortex

内侧内嗅皮层空间编码的离子基础

基本信息

  • 批准号:
    9321962
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 39.35万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2015
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2015-09-25 至 2020-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

 DESCRIPTION (provided by applicant): Throughout the nervous system, neural inputs and outputs are shaped, tuned and integrated by highly diversified sets of ion channels. Remarkably, how ion channels compose the algorithms of neural codes and how these codes translate into behavior remain central mysteries of neural processing. Here, we aim to determine how ion channels control the neural representation of external space, a representation essential to spatial memory and navigation, and impacted by neurodegenerative diseases such as Alzheimer's disease and depression. The neural basis for the representation of space depends, in part, on neural circuits in the medial entorhinal cortex, which translate the external environment into an internal map of space. Medial entorhinal grid cells provide the neural metric of this map, encoding distance traveled as a periodic pattern of firing activity that tiles the entire environment. My previous work explicitly demonstrated that spatially selective medial entorhinal neurons use ion channel kinetics for spatial scaling, giving my lab unprecedented access to a system ideal for studying the connections between ion channel substrates, coding and behavior. Here, we propose to combine in vivo electrophysiology with region specific gene manipulations to delete the set of ion channels that, when lost, modify medial entorhinal grid cell spatial representations. Our data is interpreted in the context of multiple computational models, which use different single-cell properties to generate grid coding properties. Subsequent behavioral paradigms will test the effects ion channel manipulations have on spatial memory and navigation. These studies will provide important insights into the molecular underpinnings of neural codes and computations in a high-order cortical region and elucidate how these computational codes impact the cognitive processes of spatial memory and self-localization.
 描述(申请人提供):在整个神经系统中,神经输入和输出由高度多样化的离子通道集合来塑造、调节和整合。值得注意的是,离子通道如何组成神经编码的算法,以及这些编码如何转化为行为,仍然是神经处理的中心谜团。在这里,我们的目标是确定离子通道如何控制外部空间的神经表征,这种表征对空间记忆和导航至关重要,并受到阿尔茨海默病和抑郁症等神经退行性疾病的影响。表示空间的神经基础部分依赖于内侧嗅觉皮质的神经回路,该回路将外部环境转换为空间的内部地图。内侧内嗅觉网状细胞提供了这一映射的神经度量,将传播的距离编码为放电活动的周期性模式 平铺整个环境。我之前的工作明确证明,空间选择性的内侧内嗅神经元使用离子通道动力学进行空间缩放,这让我的实验室前所未有地获得了一个研究离子通道底物、编码和行为之间联系的理想系统。在这里,我们建议结合体内电生理学和区域特异性基因操作来删除离子通道集,当丢失时,这些离子通道会修改内侧内嗅格细胞的空间表示。我们的数据是在多个计算模型的背景下解释的,这些计算模型使用不同的单元格属性来生成网格编码属性。随后的行为范例将测试离子通道操作对空间记忆和导航的影响。这些研究将为高阶大脑皮层区域神经编码和计算的分子基础提供重要的见解,并阐明这些计算编码如何影响空间记忆和自我定位的认知过程。

项目成果

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