A neuroethological model of sensorimotor processing in animal-animal interactions

动物与动物相互作用中感觉运动处理的神经行为学模型

基本信息

  • 批准号:
    10053664
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 74.93万
  • 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:
    2020-08-01 至 2023-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Summary  Animals  interact  with  members  of  their  own  or  other  species  in  the  context  of  social  and  defensive  behaviors, predator-­prey relationships and symbioses. In all such contexts, execution of the appropriate  kind  of  interaction  depends  on  a  sensorimotor  pathway  that  transduces  information  about  another  organism and generates a behavioral response. Core principles of such sensorimotor pathways remain  mysterious,  including  how  representations  of  other  animals  are  constructed  in  the  brain  based  on  multisensory  information,  and  how  such  neural  representations  are  appraised  by  decision-­making  circuitry to select the appropriate action. Imaging neural activity in behaving animals offers the potential  to  make  breakthroughs  in  the  mechanistic  understanding  of  how  animals  interact.  In  particular,  generalizable  insights  into  sensorimotor  processing  may  come  from  model  species  with  small,  minimally complex brains that are nevertheless capable of executing complex behavioral interactions.  Current  small-­brained  model  systems,  however,  have  an  inherent  limitation  in  that  they  must  be  physically restrained for brain imaging—a procedure that strongly restricts their capacity to engage in  behavioral interactions. To overcome this problem, tools for behavioral analysis and brain imaging will  be developed for a novel invertebrate model with a specialized phenotype that enables it to retain its  capacity  to  interact  with  other  organisms  even  when  tethered  and  head  fixed  for  brain  imaging.  The  rove beetle, Dalotia coriaria, possesses a flexible abdomen that is used as an appendage to engage in  reproductive  and  aggressive  interactions  with  conspecifics;;  the  abdomen  also  houses  a  targetable  chemical defense gland that can be accurately targeted to secrete noxious benzoquinones directly onto  heterospecific  threats.  The  mode  of  deployment  of  the  abdomen  provides  a  direct  readout  of  the  sensorimotor  processing  that  occurs  when  the  beetle  encounters  different  types  of  animal.  In  this  proposal, a closed-­loop virtual reality platform will be constructed in which tethered Dalotia’s behavior  can be quantified using machine vision as the beetle interacts in a naturalistic fashion with real or fictive  animals.  This  platform  will  be  used  to  experimentally  deconstruct  how  Dalotia  integrates  different  sensory  modalities  to  build  internal  representations  of  other  living  organisms.  Transgenic  Dalotia  will  be  created  that  express  a  genetically-­encoded  calcium  sensor  in  defined  brain  regions.  Combining  these technologies, functional imaging of the brain of Dalotia will be achieved while the beetle performs  naturalistic interactions with other organisms. This proposal will be foundational for further exploitation  of this model system to reveal how sensorimotor processes enable animals to interact.
项目摘要 动物与自己或其他物种的成员在社会和防御的背景下互动 行为,捕食者-被捕食者关系和共生。在所有这些情况下,执行适当的 一种相互作用依赖于一种感觉运动通路, 这种感觉运动通路的核心原则仍然存在, 神秘,包括其他动物的表征是如何在大脑中构建的, 多感官信息,以及如何通过决策评估这些神经表征 对行为动物的神经活动进行成像, 在动物如何相互作用的机械理解方面取得突破。特别是, 对感觉运动处理的可推广的见解可能来自具有小, 最低限度复杂的大脑,但仍然能够执行复杂的行为互动。 然而,目前的小规模脑模型系统具有固有的局限性,因为它们必须 身体限制大脑成像-一个程序,强烈限制他们的能力,从事 为了克服这个问题,行为分析和大脑成像工具将 开发一种新的无脊椎动物模型,具有特殊的表型,使其能够保留其 与其他生物体相互作用的能力,即使是在被拴着和头部固定进行大脑成像的情况下。 罗夫甲虫,Dalotia coriaria,拥有一个灵活的腹部,作为一个附属物,从事 生殖和侵略性的相互作用与同种;腹部也容纳了一个目标 化学防御腺,可以准确地针对分泌有毒的苯醌直接到 腹部的部署模式提供了一个直接的读数, 当甲虫遇到不同类型的动物时,会发生感觉运动处理。 一项建议,一个闭环的虚拟现实平台将被构建,其中拴Dalotia的行为 可以用机器视觉来量化,因为甲虫以自然的方式与真实的或虚构的 动物。这个平台将用于实验解构达洛蒂亚如何整合不同的 感官方式来建立其他生物体的内部表征。转基因达洛蒂亚将 在特定的大脑区域表达基因编码的钙传感器。 这些技术,达洛蒂亚的大脑功能成像将实现,而甲虫执行 与其他生物的自然相互作用。这一建议将是进一步开发的基础 来揭示感觉运动过程如何使动物相互作用。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
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会议论文数量(0)
专利数量(0)
The neural basis of interspecies interactions in insects.
昆虫种间相互作用的神经基础。
  • DOI:
    10.1016/j.cois.2022.100891
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Kanwal,JessleenK;Parker,Joseph
  • 通讯作者:
    Parker,Joseph
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JOSEPH PARKER其他文献

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  • 资助金额:
    $ 74.93万
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