Deconstructing neural circuits underlying olfactory episodic memory
解构嗅觉情景记忆的神经回路
基本信息
- 批准号:RGPIN-2019-06448
- 负责人:
- 金额:$ 4.01万
- 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:2022
- 资助国家:加拿大
- 起止时间:2022-01-01 至 2023-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Concept: Where and when did I smell that apple pie before? Ability to detect chemical signals in the environment and remember elements of a unique olfactory event is essential for making sense of the present, forming predictions about the future, and the selection of behaviours for survival and reproduction. For example, animals use olfaction and olfactory memory to locate predators, foods, social hierarchy, mating partners, and caregivers. Decades of research have revealed how specific odours are detected and processed by the olfactory system to perceive odours. However, it remains unknown how our brain forms a memory of detailed contextual information about unique olfactory events. To address this knowledge gap, we have pioneered a model system for olfactory episodic memory, constituted by a hard-wired connectivity between the hippocampus and the olfactory cortex, and a robust behavioural readout of contextual elements of olfactory memory. In the present proposal, we use this system to study a neural mechanism underlying olfactory episodic memory. Objectives: To understand how olfactory memory is formed and expressed in brain at circuit level, we use a combination of anatomical tracing, activity-dependent cell labeling, and live brain imaging and manipulation. By combining the preliminary findings of the above approaches, we have recently discovered that neural signals from hippocampus are spatially organized within the olfactory cortex to carry distinct spatial and temporal context of olfactory memory. As a five year NSERC proposal, we will focus on understanding how olfactory events are represented by specific cells within the olfactory cortex and demonstrate that their activity can be manipulated to alter the memory. Next, we will expand our findings to investigate how the activity of olfactory cortex evolves over time to faithfully recapitulate olfactory memory. Our specific short-term objectives are: Study 1. We will identify the olfactory memory trace that is represented by the anterior olfactory nucleus (AON) using the TRAP approach. Study 2. We will determine a causal contribution of the AON in olfactory memory using optogenetic manipulation. Study 3. We will demonstrate how a unique olfactory memory trace is formed and stabilized within the AON, and later reactivated during memory recall in a hippocampus-dependent manner using calcium imaging. Significance: Numerous human brain imaging studies have shown that olfactory areas are reactivated during recollection of olfactory episodes. However, the underlying neural mechanism remains unknown. The proposed research program will demonstrate for the first time that the AON is the storehouse of olfactory episodic memory, and provide a novel insight into the universal mechanism of episodic odour memory formation and recall. Given its novelty and the expected conceptual advance, we expect the proposed research to be of great interest to many fields in the natural sciences and engineering.
概念:我以前在哪里什么时候闻到过苹果派的味道?检测环境中的化学信号并记住独特嗅觉事件要素的能力对于理解现在、预测未来以及选择生存和繁殖的行为至关重要。例如,动物使用嗅觉和嗅觉记忆来定位捕食者、食物、社会等级、交配伙伴和照顾者。几十年的研究已经揭示了嗅觉系统如何检测和处理特定的气味来感知气味。然而,我们的大脑如何形成关于独特嗅觉事件的详细上下文信息的记忆仍然是未知的。为了解决这一知识差距,我们开创了一个模型系统的嗅觉情景记忆,由海马体和嗅觉皮层之间的硬连线连接,和一个强大的行为读出的嗅觉记忆的上下文元素。在目前的建议中,我们使用这个系统来研究嗅觉情景记忆的神经机制。目的:为了了解嗅觉记忆是如何在回路水平上形成和表达的,我们结合了解剖追踪、活动依赖性细胞标记以及活体脑成像和操作。通过结合上述方法的初步研究结果,我们最近发现,来自海马的神经信号在空间上组织在嗅觉皮层内进行不同的空间和时间的嗅觉记忆的背景。作为一个为期五年的NSERC提案,我们将专注于了解嗅觉事件是如何由嗅觉皮层内的特定细胞代表的,并证明它们的活动可以被操纵来改变记忆。接下来,我们将扩展我们的发现,以研究嗅觉皮质的活动如何随着时间的推移而演变,以忠实地概括嗅觉记忆。 我们的具体短期目标是:研究1。我们将使用TRAP方法识别由前嗅核(AON)代表的嗅觉记忆痕迹。研究2.我们将使用光遗传学操作来确定AON在嗅觉记忆中的因果贡献。研究3.我们将展示一个独特的嗅觉记忆痕迹是如何形成和稳定的AON内,后来重新激活记忆回忆在一个依赖于海马的方式使用钙成像。意义:许多人脑成像研究表明,嗅觉区在回忆嗅觉事件时被重新激活。然而,潜在的神经机制仍然未知。该研究计划将首次证明AON是嗅觉情景记忆的仓库,并为情景气味记忆形成和回忆的普遍机制提供新的见解。鉴于其新奇和预期的概念进步,我们预计所提出的研究将在自然科学和工程的许多领域产生极大的兴趣。
项目成果
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