大脑视觉皮层单个兴奋性神经元起始的神经网络结构和生理病理功能
批准号:
82071268
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
任思强
依托单位:
学科分类:
神经系统发育与代谢异常
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
任思强
中文摘要
人类大脑包含有数百亿个神经元,它们通过数千万亿个突触连接形成复杂而精密的神经环路网络,其负责几乎所有的感觉和认知行为。尽管近几年对大脑神经环路网络的研究不断发展,我们缺乏在高分辨率单细胞水平上对单个神经元起始的环路网络的深入认识。研究单个神经元起始的突触前和突触后神经网络的结构和功能,有助于我们在相对简单且分辨率极高的模型中认识大脑功能性网络活动特性、工作原理和形成机制,以及神经系统疾病可能的神经网络机制,具有很重要的生理病理学意义。.本课题拟使用病毒介导的环路示踪方法,标记视皮层单个兴奋性神经元的突触前和突触后神经网络,离体采用免疫组织化学和多通道全细胞记录研究其结构和突触连接特性;在体结合运用双光子钙成像、行为学、化学遗传学和光遗传学等实验方法,阐明这一神经网络的活动特性;最后通过构建抑郁症模型小鼠,揭示这一神经网络功能异常与抑郁症过滤非相关视觉信息功能障碍的潜在关系。
英文摘要
The human brain is composed of tens of billions of neurons; these neurons connect with each other through trillions of synapses to form enormously complex but incredibly precise neuronal networks, which are believed to be the structural basis for perception and behavior. Although neural networks have been being extensively studied in recent years, the single neurons-initiated neural networks are poorly explored, especially at high-resolution single cell level. Single neurons-initiated neural networks are an ideally simple and high-resolution platform to study the structure and function of neural networks, as well as their possible roles in psychiatric diseases..In this project, we plan to use virus-mediated neural circuit tracing techniques to label single excitatory pyramidal neurons-initiated presynaptic and postsynaptic neural networks; we will study the structural features and synaptic connections of these single cells-initiated neural networks in vitro using immunohistochemistry and multiple-channel whole cell recording. Besides, we will explore how these single cells-initiated neural networks are developed at early development stage, and to unveil the importance of sensory input for their formation. Furthermore, we will explore the functional perspectives of these neural networks in vivo using two-photon calcium imaging, behavioral paradigms, chemogenetics and optogenetics manipulation. Finally, we will study some potential dysfunctions in these neural networks in depression-related abnormality of filtering irrelevant visual information. We believe this study will provide us unprecedented evidences to showcase how the brain networks are structurally and functionally organized and developed, as well as how they function in perceptual behaviors and some psychiatric diseases.
人类大脑包含有数百亿个神经元,它们通过数千万亿个突触连接形成复杂而精密的神经环路网络,其负责几乎所有的感觉和认知行为。尽管近几年对大脑神经环路网络的研究不断发展,我们缺乏在高分辨率单细胞水平上对单个神经元起始的环路网络的深入认识。该课题通过研究皮层内最简单的神经网络的结构和功能,认识大脑功能性网络活动特性、工作原理和形成机制,揭示神经系统疾病可能的神经网络机制。.为了实现此课题研究目标,我们建立了病毒示踪和标记方法,搭建了活体非麻醉双光子钙成像漂移光栅刺激实验平台,并摸索出Matlab算法用于分析钙瞬态信号是否对相应的漂移光栅刺激响应和分析神经元集群的共放电活动。我们找到并深入研究了初级视觉皮层中和漂移光栅视觉刺激相关的最简单的功能神经元网络,并进一步分析了不同方向相关的神经元子网络在功能上相互作用方式和机制。我们发现在连续给予小鼠不同方向漂移光栅配对刺激的条件下,这些神经元子网络存在功能整合现象,表现为在训练后,前一漂移光栅刺激能够诱发后一刺激相关神经元网络的激活。我们进一步研究发现,这种功能整合依赖于来自高位中枢的乙酰胆碱能的输入,并且和初级视觉皮层胶质细胞表达的乙酰胆碱受体有着密切关系,敲除相关受体能够显著损害不同神经元子网络的功能整合,提示在序列学习中可能发挥关键作用。除此之外,我们还进一步探索了视觉皮层神经元子网络结构功能特征,在抑郁症中可能出现的异常情况。我们建立了习得性无助抑郁模型,并研究了一种长链非编码RNA对于抑郁焦虑样行为的重要调控作用。.综上所述,该课题以视觉皮层最简单的神经元功能网络为模型,深入探究了生理神经元网络在感觉信号处理中结构功能特点和相互作用机制,并初步研究了病理条件下抑郁症中神经元功能网络可能得功能异常,为揭示大脑基本工作原理和抑郁症中感觉信号处理异常发生机制提供了必要的实验依据。
抑郁症通过诱发小胶质细胞钾离子通道Kv1.3乳酸化修饰加速AD病理发展的机制研究
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:15.0万元
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批准年份:2024
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负责人:任思强
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依托单位:
阿尔茨海默病中Fcγ受体通过调控小胶质细胞电生理特性影响Aβ斑块吞噬清理的机制
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2022
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负责人:任思强
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依托单位:
小胶质细胞调控兴奋性锥体神经元放电活动并参与视感觉信号编码的作用和机制
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:54万元
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批准年份:2022
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负责人:任思强
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依托单位:
国内基金
海外基金