GABAergic Interneuron Dysfunction in Developing Cortical Circuits Underlying Autism Spectrum Disorders
自闭症谱系障碍下皮质回路发育中的 GABA 能中间神经元功能障碍
基本信息
- 批准号:10306380
- 负责人:
- 金额:$ 42.18万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2020
- 资助国家:美国
- 起止时间:2020-12-01 至 2025-10-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AdultAffectAllelesApoptosisBehaviorBehavioralBipolar DisorderBrainCalciumCell DeathCerebral cortexDataDefectDevelopmentDiseaseElectroporationEmergency SituationEnsureEquilibriumEtiologyEventFunctional disorderGangliaGenesGeneticGoalsImageImpairmentInterneuronsKnowledgeL-Type Calcium ChannelsLaser Scanning MicroscopyLeadMedialMediatingMusMutationNeurodevelopmental DisorderNeuronsOutcomeOutputParvalbuminsPatientsPatternPhenotypeProcessPyramidal CellsRegulationResearchRoleSchizophreniaSensoryShapesSignal PathwaySignal TransductionSliceSomatostatinSourceStimulusStudy modelsSynapsesTactileTechniquesTestingTimothy syndromeVibrissaeWorkattenuationautism spectrum disorderbarrel cortexbehavioral impairmentbrain abnormalitieschildhood epilepsyclinically relevantcritical periodexcitatory neuronexperimental studygamma-Aminobutyric Acidgenetic approachhigh riskin uteroin vivoin vivo calcium imaginginhibitory neuroninnovationmaladaptive behaviormutantneonateneuropathologynoveloptogeneticspostnatalpostnatal developmentprogramspupreceptorresponsetranslational impacttwo-photon
项目摘要
Project Summary
In the cerebral cortex, gamma-aminobutyric acid (GABA)ergic interneurons are the major source of inhibition.
Interneuron dysfunction is strongly associated with autism and childhood epilepsy. We demonstrated that
environmental influences such as electrical activity are fundamental for the maturation of GABAergic circuits.
However, the identity of the activity patterns controlling interneuron development remains poorly understood.
The long-term goal of this research is to uncover how early interneuron dysfunction leads to lasting
neuropathologies. The objective of this proposal is to reveal the signaling pathways underlying activity-
dependent development and to assess how perturbations in this process lead to aberrant brain function.
To this end, we will use the murine barrel cortex as a well-established model for the study of activity-dependent
circuit maturation. We will focus our studies in cortical interneurons since our previous work indicates that
these neurons are exquisitely sensitive to environmental perturbations in the neonate. In the near term, this
proposal is aimed at investigating the role of specific interneuron subtypes in regulating the emergence of early
activity patterns (Aim 1). In addition, this project will determine the calcium-dependent signaling pathways for
the functional maturation of interneuron networks. We will study the role of Cacna1c, a gene encoding for the
Cav1.2 subunit of L-type calcium channels. Mutations in this gene are strongly associated with Timothy
syndrome and other neurodevelopmental disorders (Aim 2). Finally, we will assess how developmental defects
in interneuron number lead to abnormal brain activity during development and impaired behavior in the adult
(Aim 3).
With respect to the outcomes, our work is expected to identify basic mechanisms fundamental for the
emergency of a healthy balance in the number of excitatory and inhibitory neurons. In addition, these results
are expected to have a significant translational impact because they will expand our mechanistic knowledge on
how mutations in the CACNA1C gene, strongly associated with autism, bipolar disorder, schizophrenia and
Timothy syndrome, may lead to behavioral abnormalities frequently observed in these patients.
项目概要
在大脑皮层中,γ-氨基丁酸 (GABA) 能中间神经元是抑制的主要来源。
中间神经元功能障碍与自闭症和儿童癫痫密切相关。我们证明了
电活动等环境影响是 GABA 电路成熟的基础。
然而,控制中间神经元发育的活动模式的身份仍然知之甚少。
这项研究的长期目标是揭示早期中间神经元功能障碍如何导致持久的
神经病理学。该提案的目的是揭示活动背后的信号传导途径 -
依赖性发展并评估该过程中的扰动如何导致异常的大脑功能。
为此,我们将使用小鼠桶状皮层作为研究活动依赖性的成熟模型
电路成熟。我们将把研究重点放在皮质中间神经元上,因为我们之前的工作表明
这些神经元对新生儿的环境扰动非常敏感。短期内,这
该提案旨在调查特定中间神经元亚型在调节早期神经元出现中的作用
活动模式(目标 1)。此外,该项目将确定钙依赖性信号通路
中间神经元网络的功能成熟。我们将研究 Cacna1c 的作用,Cacna1c 是编码
L 型钙通道的 Cav1.2 亚基。该基因的突变与蒂莫西密切相关
综合征和其他神经发育障碍(目标 2)。最后,我们将评估发育缺陷如何
中间神经元数量的减少会导致发育过程中的大脑活动异常以及成人的行为受损
(目标 3)。
就成果而言,我们的工作预计将确定对实现这一目标至关重要的基本机制。
兴奋性和抑制性神经元数量的健康平衡的紧急情况。此外,这些结果
预计将产生重大的转化影响,因为它们将扩展我们的机械知识
CACNA1C 基因突变如何与自闭症、双相情感障碍、精神分裂症和
蒂莫西综合症可能会导致这些患者经常观察到的行为异常。
项目成果
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专著数量(0)
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