Neural coding of leg proprioception
腿部本体感觉的神经编码
基本信息
- 批准号:10624896
- 负责人:
- 金额:$ 38.55万
- 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:2017-06-01 至 2027-05-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:3-DimensionalAnatomyAnimalsAwardAxonBehaviorBehavioralCalciumCentral Nervous SystemCodeComputer ModelsDevelopmentDrosophila genusDrosophila melanogasterElectrophysiology (science)FeedbackGeneticGenetic ModelsHealthHumanImageInterneuronsInvertebratesJointsLabelLegLimb structureMapsMeasuresMethodsModelingMorphologyMotorMovementMovement DisordersMuscle SpindlesMusculoskeletal EquilibriumNerveNeuronsPatientsPeripheralPhasePositioning AttributePostureProcessProprioceptionProprioceptorResearchRoleSchemeSignal TransductionSiteSomatosensory DisordersSpecificitySpeedSpinal CordSynapsesSystemTherapeuticVertebratesWalkingarmarm movementbody positioncell typechronic painflexibilityflyimprovedinnovationinsightkinematicslimb movementmechanical forcemodel organismmotor behaviormotor controlneuralneuromechanismoptogeneticsperipheral nerve damagepresynapticresponsesensorsensory feedbacksomatosensorysynaptic inhibitiontooltwo-photonvibration
项目摘要
Project Summary
Proprioception, the sense of self-movement and body position, is critical for the effective control
of motor behavior. Humans lacking proprioceptive feedback, such as patients with peripheral
nerve damage, are unable to maintain limb posture or coordinate fine-scale movements of the
arms and legs. But despite the importance of proprioception to the control of movement in all
animals, little is known about the neural computations that underlie limb proprioception in any
animal. This gap is due to two basic challenges: (1) identifying specific neuronal-cell types that
detect and process proprioceptive signals, and (2) recording neural activity from proprioceptive
circuits during natural limb movements. Here, we propose to overcome these challenges by
investigating the neural coding of leg proprioception in a genetic model organism: the fruit fly,
Drosophila. We have developed new methods to record and manipulate the activity of genetically-
identified neurons in proprioceptive circuits of behaving flies. We will first determine the
functional role of distinct proprioceptor subtypes in controlling limb posture and movement
during walking (Aim 1). We will then compare how proprioceptive signals are encoded during
passive and active limb movements (Aim 2), and trace down the circuit mechanisms that underlie
state-dependent proprioceptive coding (Aim 3). Altogether, these studies will elucidate basic
mechanisms of proprioceptive neural processing that have not possible to investigate in other
systems. Although there are morphological differences between flies and humans, the basic
building blocks of invertebrate and vertebrate somatosensory systems share a striking
evolutionary conservation. These similarities suggest that the general principles discovered in
circuits of the fruit fly will be highly relevant to somatosensory processing in other animals. A
deeper understanding of proprioception has the potential to transform the way in which we treat
somatosensory disorders.
项目摘要
本体感受,自动移动和身体位置的感觉,对于有效的控制至关重要
运动行为。人类缺乏本体感受反馈,例如外周患者
神经损伤,无法维持肢体姿势或协调的精细运动
手臂和腿。但是,尽管本体感受对控制所有运动的控制很重要
动物,对任何肢体本体感受的神经计算知之甚少
动物。此差距是由于两个基本挑战所致:(1)确定特定的神经元细胞类型
检测和过程本体感受信号,以及(2)从本体感受中记录神经活动
自然肢体运动中的电路。在这里,我们建议通过
调查遗传模型生物中腿本体感受的神经编码:果蝇,
果蝇。我们开发了新方法来记录和操纵遗传学的活性
在行为苍蝇的本体感受电路中鉴定了神经元。我们将首先确定
独特的本体受体亚型在控制肢体姿势和运动中的功能作用
在步行期间(AIM 1)。然后,我们将比较本体感受信号的编码
被动和主动的肢体运动(AIM 2),并追踪基于的电路机制
国家依赖性的前置概念编码(AIM 3)。总之,这些研究将阐明基本
本体感受性神经加工的机制,在其他方面无法进行研究
系统。尽管苍蝇和人之间存在形态学差异,但基本
无脊椎动物和脊椎动物体感系统的组成部分共享一个惊人的
进化保护。这些相似之处表明,在
果蝇的电路将与其他动物的体感加工高度相关。一个
对本体感受的更深入理解有可能改变我们对待的方式
体感障碍。
项目成果
期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Neural Coding of Leg Proprioception in Drosophila.
- DOI:10.1016/j.neuron.2018.09.009
- 发表时间:2018-11-07
- 期刊:
- 影响因子:16.2
- 作者:Mamiya A;Gurung P;Tuthill JC
- 通讯作者:Tuthill JC
Anipose: A toolkit for robust markerless 3D pose estimation.
- DOI:10.1016/j.celrep.2021.109730
- 发表时间:2021-09-28
- 期刊:
- 影响因子:8.8
- 作者:Karashchuk P;Rupp KL;Dickinson ES;Walling-Bell S;Sanders E;Azim E;Brunton BW;Tuthill JC
- 通讯作者:Tuthill JC
Dense neuronal reconstruction through X-ray holographic nano-tomography.
- DOI:10.1038/s41593-020-0704-9
- 发表时间:2020-12
- 期刊:
- 影响因子:25
- 作者:Kuan AT;Phelps JS;Thomas LA;Nguyen TM;Han J;Chen CL;Azevedo AW;Tuthill JC;Funke J;Cloetens P;Pacureanu A;Lee WA
- 通讯作者:Lee WA
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John Tuthill其他文献
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