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
负责人:
韩芸耘
依托单位:
学科分类:
C0913.神经科学与心理学研究的新技术和新范式
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
余丹芳、马丽萍、周俊、陈文琪、杨小丹、古恒、陈晨、邵君彦
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中文摘要
长程连接是信息在大脑中流动分配、被逐级处理的通道。确定信息流动的通道和通道中传递的信息关联性,是了解神经环路结构与功能的关系的基础。神经元功能特性和长程连接模式存在个体差异,已知的长程连接中可能存在多种信息分流规律。我们的前期工作证实了在小鼠的初级视觉皮层的2/3层细胞中,共同存在这“一对一”和“一对多”的投射模式,后者和同时包含了“随机性一对多”和“有序性一对多”的模式。但是,这样的信息分流模式分别对应分流哪中类型的视觉信息却并不清楚。同时一个神经元的输出的信息是由其输入信息决定的,但是关于一个神经元的输入网络和输出网络的关系我们却知之甚少。在本项目中,我们将筛选V1中具有代表性功能特征的单个神经元,进行正向和逆向标记,利用全脑成像平台,重建以单个神经元为核心的输入和输出神经网络结构。通过比较神经元的功能特征与输入输出网络结构的关系,揭示视觉信息的分流模式和在其中流动的信息内容之间的关系
英文摘要
Long-range connection dictates how information flows between brain areas. Correlating the information and the information transfer pathway is essential to understand how the neuronal network structure determines the brain function. As neighboring neurons within the same brain area often exhibit broad heterogeneity in both projection patterns and function properties, information can be distributed in different ways when it flows through an identified circuit structure. We have mapped the basic logic of information transfer in mouse primary visual cortex by high-throughput single-cell anatomy methods. We confirm the existence of dedicated neurons innervating single cortical areas, we find these are the minority, and instead most V1 neurons broadcast information to multiple cortical targets. The projection of broadcasting neurons can be either random or organized. However, the type of information distributed via each projection model was largely unknown. At the meanwhile, the output information of a neuron is determined by its inputs, but we know very little about the relationship of input and output network structure of individual neurons. Here, we will selectively label V1 neurons with specific functional properties, and reconstruct its axonal structure and its input neuronal population in a whole-brain 3D model. This will enable us to uncover how the sophisticate computation is carried out in our brain network.
长程连接是信息在大脑中流动分配、被逐级处理的通道。确定信息流动的通道和通道中传递的信息关联性,是了解神经环路结构与功能的关系的基础。神经元功能特性和长程连接模式存在个体差异,已知的长程连接中可能存在多种信息分流规律。揭示这种信息分流规律依赖于高精度和高通量的全脑图谱绘制技术。在本课题中我们建立和完善了全脑图像配准和分析的软件平台,并利用该平台,对多个脑区的全脑连接特征和全脑动态活动图谱特征进行了绘制,对视觉信号分析处理的局部网络机制进行了深入分析,揭示了初级视觉皮层中单个神经元的信息处理特征与网络连接特征之间的关系,以及在精神药物作用下,这样的网路特异性激活对感觉信息处理的影响。
期刊论文列表
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Bi-channel image registration and deep-learning segmentation (BIRDS) for efficient, versatile 3D mapping of mouse brain.
双通道图像配准和深度学习分割 (BIRDS),可实现高效、多功能的小鼠大脑 3D 映射
DOI:10.7554/elife.63455
发表时间:2021-01-18
期刊:eLife
影响因子:7.7
作者:Wang X;Zeng W;Yang X;Zhang Y;Fang C;Zeng S;Han Y;Fei P
通讯作者:Fei P
DOI:10.3760/cma.j.cn321761-20210721-00402
发表时间:2021
期刊:国际麻醉学与复苏杂志
影响因子:--
作者:叶爽;梁曼;韩芸耘
通讯作者:韩芸耘
Methcathinone Increases Visually-evoked Neuronal Activity and Enhances Sensory Processing Efficiency in Mice
甲卡西酮可增加小鼠的视觉诱发神经元活动并提高感觉处理效率
DOI:10.1007/s12264-022-00965-z
发表时间:2022-11-30
期刊:NEUROSCIENCE BULLETIN
影响因子:5.6
作者:Zhou,Jun;Deng,Wen;Han,Yunyun
通讯作者:Han,Yunyun
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
Brain-Wide Mapping of Afferent Inputs to Accumbens Nucleus Core Subdomains and Accumbens Nucleus Subnuclei
伏隔核核心子域和伏隔核亚核的传入输入的全脑映射
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:
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
- 批准号:31600847
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:22.0万元
- 批准年份:2016
- 负责人:韩芸耘
- 依托单位:
国内基金
海外基金
