Single-Cell Computation in Auditory Brainstem and its Impact on Cortical Coding and Behavior
听觉脑干中的单细胞计算及其对皮质编码和行为的影响
基本信息
- 批准号:10795699
- 负责人:
- 金额:$ 92.28万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2020
- 资助国家:美国
- 起止时间:2020-09-30 至 2025-05-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Project Abstract
Understanding how neuronal computations build up a perception of the external world is fundamental to our
understanding of how the brain works. This is particularly relevant to sensory systems, where heterogenous
inputs representing distinct sensory features must be re-assembled to generate a perception. How individual
neurons in early stages of sensory circuits process parallel inputs, and how these circuit elements later contribute
to cortical computations that bind the inputs together is completely unknown. Studies have demonstrated that
the timing, position and strength of a given input along the dendrite of a given neuron is a critical strategy used
by the brain to encode sensory features. However, how such dendritic integrations of inputs in single neurons
contribute to an animal's overall perception is not understood.
To re-assemble diverse features from the same initial stimulus, the brain needs to determine which features
occurred at the same time. Currently, little is known about how or where this timing information might be encoded.
The auditory system offers an ideal system to tackle this question based on its tractability to interdisciplinary
methods and its known ability to encode even miniscule differences in timing. Specifically, we will take advantage
of a unique cell type in the auditory cochlear nucleus, called octopus cells, as a model to investigate the question
of how small cell classes contribute to behavioral and perceptual circuits. Octopus cells are prominent in all
mammalian species and are well known to encode temporal inputs with submillisecond precision through
integration of primary sensory inputs along their large and extensive dendrites. We propose to carry out a multi-
lab, integrated analysis of the molecular and biophysical properties of octopus cells and to track how these single
cell computations are transformed along the auditory pathway to contribute to an animal's final auditory percept
and hence behavior. Using the mouse as a model system, we will apply new sequencing methods together with
high resolution brain imaging and single cell reconstructions to create a comprehensive wiring diagram of
octopus cells and their auditory inputs. By generating mouse strains for selective access to octopus cells, we will
be ideally positioned to investigate the in vitro and in vivo physiology of octopus cells and therefore bridge
experimental and computational models for how timing information is encoded at the single cell level. Lastly, we
will study how timing information propagates to higher auditory centers by recording from large populations of
neurons in the midbrain, thalamus, and cortex and then assessing the functional relevance of temporal coding
for auditory behavior. By leveraging molecular, biophysical, electrophysiological, behavioral, and computational
approaches toward the study of this model cell type, these studies will allow us to extract general principles of
single cell computations and their effects on systems-level circuit function, with broad implications for
understanding how parallel streams of information are integrated to generate sensory perception.
项目摘要
了解神经元计算如何建立对外部世界的感知是我们
了解大脑是如何工作的。这与感觉系统尤其相关,在感觉系统中,异质性
代表不同感觉特征的输入必须重新组合才能产生感知。如何个性化
感觉回路早期阶段的神经元处理平行输入,以及这些回路元件后来是如何起作用的
将输入绑定在一起的皮质计算是完全未知的。研究表明,
所使用的关键策略是沿给定神经元的树突的给定输入的时间、位置和强度
由大脑对感觉特征进行编码。然而,在单个神经元中输入的树突整合是如何
有助于动物的整体感知是不被理解的。
为了从相同的初始刺激中重新组合不同的特征,大脑需要确定哪些特征
同时发生的。目前,人们对这种定时信息可能如何或在哪里编码知之甚少。
听觉系统提供了一个理想的系统来解决这个问题,基于它对跨学科的处理能力。
方法及其已知的对时间上的微小差异进行编码的能力。具体地说,我们将利用
听觉耳蜗核中一种独特的细胞类型,称为章鱼细胞,作为研究这一问题的模型
小细胞类如何对行为和知觉回路做出贡献。章鱼细胞在所有
哺乳动物物种和众所周知的编码时间输入以亚毫秒精度通过
初级感觉输入沿其大而广泛的树突整合。我们建议开展一项多层次的
实验室,综合分析章鱼细胞的分子和生物物理性质,并追踪这些单一的
细胞计算沿着听觉通路进行转换,以促进动物的最终听觉感知
以及由此产生的行为。以鼠标为模型系统,我们将应用新的排序方法以及
高分辨率脑成像和单细胞重建,以创建全面的接线图
章鱼细胞及其听觉输入。通过产生选择性接触章鱼细胞的小鼠品系,我们将
是研究章鱼细胞体外和体内生理学的理想位置,因此桥
如何在单个信元级别对定时信息进行编码的实验和计算模型。最后,我们
将研究计时信息是如何通过记录大量的
中脑、丘脑和皮质的神经元,然后评估时间编码的功能相关性
用于听觉行为。通过利用分子、生物物理、电生理、行为和计算
对于这种模型细胞类型的研究方法,这些研究将使我们能够提取出
单胞计算及其对系统级电路功能的影响
了解平行信息流是如何整合以产生感官知觉的。
项目成果
期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
In praise of adventitious sounds.
赞美外来的声音。
- DOI:10.1016/j.heares.2022.108592
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:2.8
- 作者:Joris,PhilipX
- 通讯作者:Joris,PhilipX
{{
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 }}
Nace L Golding其他文献
Nace L Golding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('Nace L Golding', 18)}}的其他基金
Single-cell computation in auditory brainstem and its impact on cortical coding and behavior
听觉脑干中的单细胞计算及其对皮质编码和行为的影响
- 批准号:
10455326 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 92.28万 - 项目类别:
Discovery of functional cell types in the inferior colliculus with combined molecular-genetic and electrophysiological approaches
结合分子遗传学和电生理学方法发现下丘功能细胞类型
- 批准号:
9300564 - 财政年份:2017
- 资助金额:
$ 92.28万 - 项目类别:
Synergistic in vivo and in vitro approaches in the MSO
MSO 中的体内和体外协同方法
- 批准号:
8032251 - 财政年份:2011
- 资助金额:
$ 92.28万 - 项目类别:
Synergistic in vivo and in vitro approaches in the MSO
MSO 中的体内和体外协同方法
- 批准号:
8212018 - 财政年份:2011
- 资助金额:
$ 92.28万 - 项目类别:
Pre-Doctoral Training in Interdisciplinary Neuroscience
跨学科神经科学博士前培训
- 批准号:
10163823 - 财政年份:2004
- 资助金额:
$ 92.28万 - 项目类别:
PRE-DOCTORAL TRAINING IN INTERDISCIPLINARY NEUROSCIENCE
跨学科神经科学博士前培训
- 批准号:
10606255 - 财政年份:2004
- 资助金额:
$ 92.28万 - 项目类别:
Dendritic Integration and Synaptic Plasticity in the MSO
MSO 中的树突整合和突触可塑性
- 批准号:
10316175 - 财政年份:2004
- 资助金额:
$ 92.28万 - 项目类别:
Dendritic integration and synaptic plasticity in the MSO
MSO 中的树突整合和突触可塑性
- 批准号:
8516491 - 财政年份:2004
- 资助金额:
$ 92.28万 - 项目类别:
Dendritic integration and synaptic plasticity in the MSO
MSO 中的树突整合和突触可塑性
- 批准号:
8387949 - 财政年份:2004
- 资助金额:
$ 92.28万 - 项目类别:
Pre-Doctoral Training in Interdisciplinary Neuroscience
跨学科神经科学博士前培训
- 批准号:
10441322 - 财政年份:2004
- 资助金额:
$ 92.28万 - 项目类别:
相似国自然基金
全细胞疫苗Cell@MnO2的乳腺癌术后免疫响应监测与放射免疫治疗研究
- 批准号:QN25H220002
- 批准年份:2025
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
染色体外环状DNA以cell-in-cell途径促进基因横向传递和扩增的研究
- 批准号:
- 批准年份:2024
- 资助金额:15.0 万元
- 项目类别:省市级项目
GMFG/F-actin/cell adhesion 轴驱动 EHT 在造
血干细胞生成中的作用及机制研究
- 批准号:TGY24H080011
- 批准年份:2024
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
基于In-cell NMR策略对“舟楫之剂”桔梗中引经药效物质的快速发现研究
- 批准号:82305053
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
面向Cell-Free网络的协同虚拟化与动态传输
- 批准号:62371367
- 批准年份:2023
- 资助金额:49 万元
- 项目类别:面上项目
Cell-in-cell促进曲妥珠单抗耐药乳腺癌细胞转移的作用与分子机制
- 批准号:82373069
- 批准年份:2023
- 资助金额:49 万元
- 项目类别:面上项目
基于Multi-Pass Cell的高功率皮秒激光脉冲非线性压缩关键技术研究
- 批准号:
- 批准年份:2022
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
基于定点突变膜受体Cell-free合成生物色谱新方法的PDGFRβ抑制剂筛选和结合位点分析
- 批准号:82273886
- 批准年份:2022
- 资助金额:52 万元
- 项目类别:面上项目
FLRT3抑制异质性cell-in-cell结构形成机制及细胞免疫调节作用研究
- 批准号:
- 批准年份:2022
- 资助金额:51 万元
- 项目类别:面上项目
基于Cell-SELEX 的磁珠富集技术与LAMP 联合构建的梅毒螺旋体核酸检测方法及其临床应用
- 批准号:2021JJ30609
- 批准年份:2021
- 资助金额:0.0 万元
- 项目类别:省市级项目
相似海外基金
Probing macrophage cell nucleotide sensing and calcium signaling through computation
通过计算探测巨噬细胞核苷酸传感和钙信号传导
- 批准号:
10552460 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 92.28万 - 项目类别:
Models and computation of intracellular signaling in single and collective cell migration
单细胞和集体细胞迁移中细胞内信号传导的模型和计算
- 批准号:
RGPIN-2020-04067 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 92.28万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Topological and Geometric Modeling and Computation of Structures and Functions in Single-Cell Omics Data
单细胞组学数据中结构和功能的拓扑和几何建模及计算
- 批准号:
2151934 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 92.28万 - 项目类别:
Continuing Grant
Models and computation of intracellular signaling in single and collective cell migration
单细胞和集体细胞迁移中细胞内信号传导的模型和计算
- 批准号:
RGPIN-2020-04067 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 92.28万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
From diverse dynamics to diverse computation via neural cell types
通过神经细胞类型从不同的动力学到不同的计算
- 批准号:
10263658 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 92.28万 - 项目类别:
Single-cell computation in auditory brainstem and its impact on cortical coding and behavior
听觉脑干中的单细胞计算及其对皮质编码和行为的影响
- 批准号:
10455326 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 92.28万 - 项目类别:
Models and computation of intracellular signaling in single and collective cell migration
单细胞和集体细胞迁移中细胞内信号传导的模型和计算
- 批准号:
RGPIN-2020-04067 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 92.28万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Novel Computation Methods for the Analysis of Cell-Free DNA Sequence Data
用于分析无细胞 DNA 序列数据的新计算方法
- 批准号:
10238894 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 92.28万 - 项目类别:
Novel Computation Methods for the Analysis of Cell-Free DNA Sequence Data
用于分析无细胞 DNA 序列数据的新计算方法
- 批准号:
10004012 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 92.28万 - 项目类别:
Computation of cell-specific microRNA: mRNA regulatory networks enables the design of efficient RNAi-based therapeutics.
细胞特异性 microRNA 的计算:mRNA 调控网络能够设计有效的基于 RNAi 的疗法。
- 批准号:
352904 - 财政年份:2016
- 资助金额:
$ 92.28万 - 项目类别:
Operating Grants














{{item.name}}会员




