Synaptic mechanisms of auditory thalamic cross-modal communication

听觉丘脑跨模式通讯的突触机制

基本信息

项目摘要

ABSTRACT Healthy subjects rapidly shift their attention in response to a dynamic sensory environment and changing cognitive demands. Failure to quickly shift perceptual resources between auditory and other modalities has been hypothesized to be a core deficit in both dyslexia and autism. Precisely how the brain shuttles information between sensory systems is not known, but recent work suggests that the thalamus contains circuits that have the capacity to rapidly transition between different sensory modalities. Specifically, the thalamic reticular nucleus (TRN), a thin shell of GABAergic neurons surrounding the thalamus, may serve as a link to allow communication between different areas of the sensory thalamus, a phenomenon we refer to as thalamic “cross- talk.” Based on recent data and our preliminary findings, we hypothesize that thalamo-TRN- thalamic circuits provide critical connections between thalamic nuclei and therefore permit rapid switching between auditory and other thalamocortical pathways. We propose to test this hypothesis using a novel combination of anatomical, chemogenetic, optical stimulation and optical imaging approaches in the mouse, using both slice and in vivo approaches. Specifically, we will determine which of multiple potential circuit pathways is/are used to permit auditory, visual and auditory thalamic nuclei to communicate with each other. Next, we will determine whether and how such thalamic cross-talk influences synaptic responses at the level of the auditory cortex. Finally, the impact of the TRN on cross-modal processing will be directly examined by optically modulating the TRN while imaging cortical responses to combined sensory stimulation in awake mice. Successful completion of this project will provide the first circuit-level characterization of the role of the TRN in communication between the auditory thalamus and other thalamic regions. In addition, this work will lay the groundwork for a greater understanding of how thalamoreticular systems break down in disorders of communication.
抽象的 健康受试者迅速转移注意力,以响应动态的感觉环境和 改变认知需求。未能在听觉和 其他方式已被认为是阅读障碍和自闭症的核心缺陷。恰恰 大脑如何在感觉系统之间穿梭信息,但是最近的工作 表明丘脑包含具有快速过渡能力的电路 不同的感官方式。具体而言,丘脑网状核(TRN),一个薄的壳 丘脑周围的GABA能神经元可以作为允许交流的链接 在感觉丘脑的不同区域之间,我们称之为丘脑的现象 谈话。”根据最新数据和我们的初步发现,我们假设thalamo-trn- 丘脑电路在丘脑核里提供了关键的连接,因此可以快速 在听觉和其他丘脑皮层途径之间切换。我们建议对此进行测试 假设使用解剖,化学遗传,光学刺激和光学的新型组合 使用切片和体内方法,在小鼠中进行成像方法。具体来说,我们会的 确定哪个多个电势电路路径/用于允许听觉,视觉和 听觉丘脑核相互交流。接下来,我们将确定是否以及 这种丘脑串扰如何影响听觉皮层水平的突触反应。 最后,TRN对跨模式处理的影响将通过光学直接检查 调节TRN,同时对清醒中的感觉刺激进行成像皮质反应 老鼠。该项目的成功完成将提供第一个电路级的特征 TRN在听觉丘脑与其他丘脑区域之间的交流中的作用。在 此外,这项工作将为更了解thalamoricular的方式奠定基础 系统分解的沟通障碍。

项目成果

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