Mapping the neural circuitry underlying walking
绘制行走背后的神经回路
基本信息
- 批准号:10426302
- 负责人:
- 金额:$ 7.73万
- 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:2020-06-01 至 2023-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:ARNT geneAddressAffectAfferent NeuronsAnatomyAnimal ModelAnimalsAnionsArtificial IntelligenceBehaviorBehavioralBiological AssayBrainChestCloningColorCommunitiesComplexDataDiseaseDrosophila genusEnvironmentFunctional disorderGaitGenerationsGeneticGenetic EpistasisIndividualKnowledgeLabelLeadLegLimb structureLinkMapsMethodsMorphologyMotorMotor outputMovementNerveNeural PathwaysNeurodegenerative DisordersNeuronsNeuropilOutputPatternPlayResolutionResourcesRhodopsinRoleRunningSensorySynapsesTechniquesTestingWalkingdesignexperimental studyflexibilityflyinterestkinematicsmind controlmotor behaviormotor controlmotor disorderneural circuitneural networkoptogeneticsrelating to nervous systemtool
项目摘要
Project Summary
Walking is an essential and conserved behavior across the animal kingdom. The ability to move in a
coordinated, robust yet flexible manner is a crucial for an animal’s survival in the ever changing environment.
Motor behaviors are controlled by sensory neuropils in the brain which talk to motor centers such as the ventral
nerve cord (VNC) in the thorax to execute precise motor outputs. Descending neurons are the primary conduits
of information that accomplish this connection between the brain and the VNC. However the downstream
target neurons and complex circuits that precisely govern the execution of a specific kind of limbed motor
output such as running, turning, slowing down, switching gait, climbing, stepping etc remain individually
undefined. This project aims to map these individual circuits that control different walking kinematics. In aim 1,
we will map the post-synaptic targets of descending neurons using a translabeling technique called Trans
Tango. We already know from previous studies that have characterized the morphology of all the descending
neurons in Drosophila, which DNs target the leg neuropils in the ventral nerve chord. These descending
neurons are very likely to be directly implicated in controlling walking behavior. Additionally, we also have
broad behavioral information for a subset of the DNs. Using this existing morphological and behavioral data,
we can start to map out the motor and premotor circuits that are downstream of these DNs and reveal the
distinct circuit components that control specific walking kinematics. Some of the DNs we plan to screen, affect
similar behaviors hence it will be interesting to reveal whether they converge onto similar or different targets. In
the second aim, we aim to use a computational approach search for generation Gal4 lines whose neuronal
expression patterns match the downstream target neurons we want to study. Existing split Gal4 lines will be
identified or new ones will be generated in order to gain genetic access to the downstream circuit neurons of
interest. In the third aim, we will use three behavior setups: Flywalker, the Arena and the fly-on-ball setup to
study a range of walking parameters in high resolution using optogenetics intersectional strategies. We will use
optogenetic activation, silencing and also epistasis experiments to map out which components of the circuit are
sufficient or necessary for a particular walking kinematic.
项目概要
行走是整个动物界中一种重要且保守的行为。
协调、稳健而灵活的方式对于动物在不断变化的环境中生存至关重要。
运动行为由大脑中的感觉神经元控制,这些神经元与运动中枢(例如腹侧)对话
胸腔中执行精确运动输出的神经索(VNC)是主要的管道。
然而,完成大脑和 VNC 之间这种连接的信息。
目标神经元和复杂电路精确控制特定类型四肢运动的执行
跑步、转弯、减速、切换步态、攀爬、迈步等输出均保持单独状态
该项目旨在绘制控制不同行走运动学的这些单独电路。
我们将使用称为 Trans 的转标记技术来绘制下行神经元的突触后目标
我们已经从之前的研究中了解到所有下降的形态特征。
果蝇中的神经元,其 DN 靶向腹神经索中的腿部神经细胞。
此外,我们还发现神经元很可能直接参与控制行走行为。
使用现有的形态和行为数据,获取 DN 子集的广泛行为信息。
我们可以开始绘制这些 DN 下游的电机和前电机电路,并揭示
我们计划筛选的一些 DN 会影响控制特定步行运动学的不同电路组件。
相似的行为,因此揭示它们是否收敛到相似或不同的目标将会很有趣。
第二个目标,我们的目标是使用计算方法搜索神经元的 Gal4 代系
表达模式与我们想要研究的下游目标神经元相匹配。
将产生已识别的或新的神经元,以便获得对下游回路神经元的遗传访问
在第三个目标中,我们将使用三种行为设置:Flywalker、Arena 和 Fly-on-ball 设置。
我们将使用光遗传学交叉策略研究一系列高分辨率的步行参数。
光遗传学激活、沉默和上位实验,以确定电路的哪些组件
对于特定的行走运动学来说是足够的或必要的。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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