Precise mapping of functional somatotopy in sensorimotor cortex

感觉运动皮层功能躯体的精确映射

基本信息

  • 批准号:
    371676-2011
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.91万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
  • 财政年份:
    2011
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2011-01-01 至 2012-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Recent innovations in live animal imaging permit real-time measurement of cellular signalling in the intact brain and visualization of the microscopic structure of the neurons that form the framework for brain function. By combining these cellular imaging techniques with regional functional imaging and measures of brain anatomy, this research will precisely map the function, connectivity, and adaptive changes the cortex associated with limb sensation in mice and rats. Regional imaging maps the cortical areas responsive to sensory stimulation, while cellular imaging of sensory-evoked calcium signals enables simultaneous assessment of spiking activity and the precise three-dimensional organization of hundreds to thousands of optically-recorded neurons. Using stimuli that deliver precise mechanical stimulation to discrete regions of the fore- or hind-paw, these imaging techniques will precisely map the borders between regions of cortex responding to stimulation of different areas of the limbs. Moreover, calcium indicators can be administered in a manner that permits calcium imaging with subcellular resolution to single axons and synapses. As such, our imaging approach can define precise three-dimensional functional organization not possible through any other method. Targeted injections of neuronal tracers, compounds that allow one to identify the individual neurons that project to or receive projections from the injection site, will also be made within these functional maps such that the organization of the projections to and from these discrete somatosensory regions can be described. Finally, to assess how the shape of the functional representations, the activity of individual neurons, and their anatomical connections are altered by behavioural experience, the imaging and tract tracing techniques described above will be performed in rats undergoing environmental enrichment, voluntary endurance exercise, or skilled-reaching training. Combined, the proposed studies combine innovative imaging techniques with established protocols for neuronal tract tracing to define the neuronal organization and experience-dependent plasticity of the rodent sensorimotor cortex.
活体动物成像的最新创新允许实时测量完整大脑中的细胞信号,并可视化形成大脑功能框架的神经元的微观结构。通过将这些细胞成像技术与区域功能成像和大脑解剖学测量相结合,这项研究将精确地绘制小鼠和大鼠中与肢体感觉相关的皮层的功能,连接和适应性变化。区域成像映射对感觉刺激做出反应的皮层区域,而感觉诱发的钙信号的细胞成像能够同时评估尖峰活动和数百到数千个光学记录的神经元的精确三维组织。这些成像技术使用将精确的机械刺激传递到前爪或后爪的离散区域的刺激,将精确地映射对肢体不同区域的刺激做出响应的皮层区域之间的边界。此外,钙指示剂可以以允许对单个轴突和突触进行具有亚细胞分辨率的钙成像的方式施用。因此,我们的成像方法可以定义精确的三维功能组织,这是通过任何其他方法都不可能实现的。神经元示踪剂的靶向注射也将在这些功能图内进行,神经元示踪剂是允许识别投射到注射部位或从注射部位接收投射的单个神经元的化合物,使得可以描述去往和来自这些离散的躯体感觉区域的投射的组织。最后,为了评估功能表征的形状、单个神经元的活动以及它们的解剖学连接如何被行为经验改变,将在经历环境富集、自愿耐力运动或熟练伸展训练的大鼠中进行上述成像和束追踪技术。结合,拟议的研究结合联合收割机创新的成像技术与既定的协议,神经束跟踪,以确定神经元的组织和经验依赖的可塑性的啮齿动物感觉运动皮层。

项目成果

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