运用单细胞全脑示踪技术解析小鼠初级视觉皮层(V1)的投射规律
结题报告
批准号:
31600847
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
22.0 万元
负责人:
韩芸耘
依托单位:
学科分类:
C0904.感觉与运动系统神经生物学
结题年份:
2019
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
周睿、马丽萍、杨小丹、陈文琪、毛蒙
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
客服二维码
微信扫码咨询
中文摘要
视觉信号中包含了大量关于外界环境的信息,将相应的视觉信号合理地分配到下游脑区是保证视觉信息被高效处理和利用的基础。但是我们对初级视觉皮层(V1)的投射规律缺乏全面的量化分析,无法将视觉信息的分配原则和接受视觉信号的下游脑区的功能联系起来。由于现有方法无法定量分析V1的投射规律,我们在前期建立了定量分析全脑范围单细胞长程连接多样性的平台和针对大容量三维图像堆的数据处理流水线。采用该方法,我们能定量分析V1单细胞长程投射的多样性,揭示视觉信息在已知的长程连接中的分流规律。我们将着重分析:(1)视觉信息在多个高级视觉皮层间分配的原则;(2)流向行动相关和认知记忆相关的区域时的分流规律;(3)在视觉高级皮层和行动、记忆相关脑区之间分配的原则;(4)识别V1投射到纹状体的通路,并分析该通路与其他目标区域的关系。这对揭示产生感知、形成记忆、控制行动的神经环路机制有重要意义。
英文摘要
Visual signal contains rich information about the external environment. The capability of efficient distributing relevant information to the downstream brain areas is a key feature of primary visual cortex (V1). Previous work has identified the targeting areas of V1, but how information flows between them is still not clear, because neighboring neurons within a brain region can exhibit broad heterogeneity in both projection patterns and function properties. Identified long-range projecting areas can receive similar or distinct information from the same source region. Therefore reconstruction of single neurons is crucial for revealing how neural signals are organized and distributed to target areas. We developed a platform to reliably label, image and reconstruct single neurons across the entire brain and a suite of computational tools to process such large-scale image data. It enables us to quantitatively analyze the diversity of single-neuron projection patterns in mouse primary visual cortex. We will reveal the rules how visual information is broadcasted to the downstream brain areas, such as (1) the relationship between several higher visual areas, (2) the relationship within and between motor related and memory related downstream areas; (3) the rules of distributing visual information between visual related and non-related areas; and (4) identify striatum projecting neurons in the visual cortex and their full projecting patterns. Those findings are key steps towards the fundamental circuit mechanism of high brain functions like perception, cognition and memory formation. Finding answer to those questions will shed light on the causes and possible treatment of neuronal and psychiatric disorders.
大脑的一个重要特征就是能够非常高效地对海量的感觉信息进行即时处理,这依赖于大脑强大的计算功能和高效率的信息分流的方式。单个神经元作为大脑功能和结构的基本单位,其本身的轴突长程连接构成了跨脑区信息传递的独立通道,因此,单个神经元投射连接的多样性决定了大脑信息传递可能存在的多种分配模式。本项目利用高通量的全脑单细胞形态的成像和分析平台,取得了约120个小鼠初级视觉皮层的单细胞的轴突形态,对约600个神经元的多脑区投射模式进行了定量统计分析,确定了大脑皮层存在的多种信息分流的规律:一对一独立输出和一对多广播式输出的共同存在,首次明确了后者中随机性和有序性两类广播模式包含的组合规律。这对建立类脑神经网络计算模型提供了非常重要的新思路和实验支持。同时利用在项目执行过程中建立的全脑图像重构和分析平台,对小鼠阿尔兹海默症模型中的胆碱能神经元和神经纤维分布和形态在全脑范围内进行了系统分析,发现了在发病早期的新的病理特征,为开发针对认知功能缺陷的新疗法提供新靶点。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
The logic of single-cell projections from visual cortex.
视觉皮层单细胞投射的逻辑。
DOI:10.1038/nature26159
发表时间:2018-04-05
期刊:Nature
影响因子:64.8
作者:Han Y;Kebschull JM;Campbell RAA;Cowan D;Imhof F;Zador AM;Mrsic-Flogel TD
通讯作者:Mrsic-Flogel TD
DOI:10.1007/s12035-017-0621-4
发表时间:2017
期刊:Molecular Neurobiology
影响因子:5.1
作者:Huanhuan Yan;Pei Pang;Wenqi Chen;Houze Zhu;Henok K.A;Hao Li;Zuoze Wu;Xiao Ke;Jianhua Wu;Tongmei Zhang;Kai Pan;Lei Pei;Yunyun Han;Youming Lu
通讯作者:Youming Lu
A circuit view of deep brain stimulation in Alzheimer's disease and the possible mechanisms
阿尔茨海默病深部脑刺激的回路视图及其可能机制
DOI:10.1186/s13024-019-0334-4
发表时间:2019
期刊:MOLECULAR NEURODEGENERATION
影响因子:15.1
作者:Yu Danfang;Yan Huanhuan;Zhou Jun;Yang Xiaodan;Lu Youming;Han Yunyun
通讯作者:Han Yunyun
DOI:10.3389/fnsys.2020.00015
发表时间:2020-03-18
期刊:FRONTIERS IN SYSTEMS NEUROSCIENCE
影响因子:3
作者:Ma, Liping;Chen, Wenqi;Han, Yunyun
通讯作者:Han, Yunyun
外嗅皮层-导水管周围灰质环路(Ect-PAG)通过编码和传导预计误差信息指导条件恐惧学习的机制研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    54万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    韩芸耘
  • 依托单位:
初级视觉皮层中单个神经元的功能特征与信息传导模式的关系
  • 批准号:
    31871089
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    59.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    韩芸耘
  • 依托单位:
国内基金
海外基金