Multiplex Imaging of Brain Activity and Plasticity with Optimized FRET/FLIM-based Sensors

使用基于 FRET/FLIM 的优化传感器对大脑活动和可塑性进行多重成像

基本信息

  • 批准号:
    10516813
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 115.96万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-01-01 至 2026-12-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary Plasticity is a fundamental aspect of neuronal circuits across all species. It is at the base of learning and memory, sensory adaption, and many disease-related processes such as addiction, chronic pain or regeneration. On the molecular level biochemical mechanisms have been well described, but little is known on how these are coordinated in space and time within neuronal circuits of living brains. To elucidate the circuit operation of plasticity in vivo we here propose to develop and validate highly sensitive, red FRET/FLIM sensors for simultaneous use with green calcium sensors, allowing imaging of neuronal calcium activity and biochemical signaling dynamics in individual synapses and neuronal populations. We will focus on plasticity-linked biochemical events involved in synaptic plasticity and spine morphogenesis. FRET/FLIM sensors will allow for the accurate measurement of small changes, even in the presence of brain movement during behavior. In aim 1, we will develop highly sensitive red-emitting FRET/FLIM sensors using mammalian cell based protein libraries and structurally-guided large scale screening. Aim 2 will involve validation of sensors ex vivo and in vivo. Finally, sensors will be validated for use in studies on synaptic and neuronal plasticity during spatial navigation tasks in awake mice. We plan for iterative cycles of improvements in which input from biophysical analysis of sensors, validation in slices and in vivo and feed-back from early roll-out users with different animal models will be used to create successive sensor generations with ever increasing performance. Combined in vivo 2P FRET/FLIM of plasticity and 2P fluorescence imaging of calcium activity will provide a powerful new approach to study synaptic and neuronal plasticity in living organisms.
项目摘要 可塑性是所有物种中神经元电路的基本方面。它在 学习和记忆,感觉适应以及许多与疾病相关的过程,例如成瘾, 慢性疼痛或再生。在分子水平上,生化机制一直很好 描述的,但在神经元内如何协调它们如何协调 活着的大脑电路。为了阐明体内可塑性的电路操作,我们在这里提议 开发和验证高度敏感的红色帧/FLIM传感器,以同时与绿色一起使用 钙传感器,允许成像神经元钙活性和生化信号传导 单个突触和神经元种群的动力学。我们将专注于可塑性链接 突触可塑性和脊柱形态发生涉及的生化事件。 FRET/FLIM传感器 即使在大脑存在下,也可以准确测量小变化 行为过程中的运动。在AIM 1中,我们将发展高度敏感的红色发射货物/FLIM 使用哺乳动物细胞基蛋白库和结构引导的传感器 筛选。 AIM 2将涉及传感器离体和体内的验证。最后,传感器将是 在空间导航任务期间的突触和神经元可塑性研究中被验证 醒着老鼠。我们计划改进的迭代循环,其中生物物理分析的输入 传感器,切片中的验证,体内验证以及来自早期推出用户的喂养 动物模型将用于创建连续的传感器代 表现。合并体内2p fret/可塑性和2p荧光成像 钙活性将为研究突触和神经元可塑性提供强大的新方法 活生物体。

项目成果

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