Voltage dynamics of distinct cortical ensembles in visually guided behavior
视觉引导行为中不同皮质群的电压动态
基本信息
- 批准号:10524557
- 负责人:
- 金额:$ 32.59万
- 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:2023-06-01 至 2025-05-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AddressAffectAnimalsAttentionBRAIN initiativeBehaviorBehavioralBrainCellsClassificationComplementComputer softwareCuesFluorescenceFluorescence Resonance Energy TransferFundingGenerationsGeneticGoalsImageIndividualInterneuronsLightingMapsMeasuresMethodsModalityModelingMorphologyMusNeural PathwaysNeuronsNeurophysiology - biologic functionNeurosciencesOpsinOpticsPatternPerceptionPhysiologicalPopulationPopulation HeterogeneityPrimatesPropertyPyramidal CellsReportingResearchResolutionRodentRoleRunningSensorySpeedStimulusStructureTechniquesTestingTimeVariantVisualVisual CortexVisual attentionWorkarea striataattentional modulationawakebehavioral outcomecellular targetingelectrical propertyexperimental studyhippocampal pyramidal neuronimaging modalityindexinginsightinstrumentationmetermillisecondoptogeneticspostsynapticresponseselective attentionspatiotemporaltooltranscriptomicsvisual processingvoltage
项目摘要
ABSTRACT
BRAIN Initiative-funded, large-scale approaches to classify neurons based on transcriptomic, morphological and
electrical properties have unveiled dozens of unique cell classes in the mouse brain. However, whether they
represent functionally diverse populations of relevance to animal perception and behavior remains an open
question. Dissecting their individual roles requires the integration of targeted recording techniques and
optogenetic manipulation approaches, which operate at the physiologically relevant spatiotemporal scales (i.e.
cellular resolution and millisecond timescales).
Here, we propose to use high-speed (0.4-1 kHz), genetically encoded fluorescence voltage imaging to
understand the role of distinct interneuronal populations in attentional modulation of visual processing during
visually guided behavior. First, we will establish the optical instrumentation for high-speed, dual channel voltage
imaging with non-overlapping structured illumination. We will further validate the use of our second-generation,
fluorescence resonance energy transfer (FRET)-opsin indicators Ace-mNeon2 and VARNAM2 and their reverse
response polarity variants pAce and pAceR, for concurrent voltage recordings from pairs of interneuronal
ensembles and pyramidal neurons in awake, running mice. Thereafter, using simultaneous triple-population
voltage imaging, we will assess the effects of attention on the firing rates of the three cell classes during visually
guided behavior and compute the spatiotemporal correlations in the activation patterns of neighboring neurons.
Separately, we will measure the visual tuning properties of the same neurons during presentations of drifting
grating stimuli. We will further draw a correlation between neuronal attention modulation index and feature
selectivity to test the applicability of the feature similarity gain model. Lastly, to establish causal roles in the
attentional modulation of visual responses, we will optogenetically manipulate the activity of select interneurons
in a spatially precise manner, while recording the voltage responses in neighboring pyramidal cells when mice
are engaged in the behavioral task.
Our proposed work will (1) elucidate the role of distinct interneuron-types in visual attention and enable
functional cross-comparisons within the same animals and at increased spatiotemporal resolution; (2) uncover
synergistic and antagonistic relationships between neighboring pyramidal neuron-interneuron pairs for neurons
that are positively versus negatively modulated by attention; (3) test the applicability of the feature similarity gain
model in rodents and (4) establish causal roles for distinct interneuronal populations in attentional modulation of
visual processing.
Together, our work will establish simultaneous, multipopulation voltage imaging as the preferred modality
to unravel the real-time functional differences between neuron-types in perception and behavior.
抽象的
大脑倡议资助的大规模方法,用于基于转录组,形态学和
电气特性已经在小鼠大脑中揭示了数十个独特的细胞类别。但是,他们是否
代表功能多样的人群与动物感知和行为仍然是开放的
问题。解剖其各个角色需要集成目标记录技术和
光遗传操作方法,该方法在生理相关的时空尺度上运行(即
细胞分辨率和毫秒的时间尺度)。
在这里,我们建议使用高速(0.4-1 kHz),遗传编码的荧光电压成像
了解不同的神经元中种群在视觉处理的注意调制中的作用
视觉引导行为。首先,我们将建立用于高速,双通道电压的光学仪器
具有非重叠的结构照明成像。我们将进一步验证第二代的使用,
荧光共振能量转移(FRET) - 粘蛋白指标ACE-MNEON2和VARNAM2及其反向
响应极性变体速度和起搏器,用于对成对内神经元的同时电压记录
合奏和锥体神经元在醒着,运行老鼠。此后,使用同时进行三个人口
电压成像,我们将评估注意力在视觉上对三个单元格的发射速率的影响
引导行为并计算相邻神经元激活模式中的时空相关性。
另外,我们将测量在漂移介绍期间相同神经元的视觉调谐特性
光刺激。我们将进一步提出神经元注意调节指数和特征之间的相关性
选择性测试特征相似性增益模型的适用性。最后,在
视觉反应的注意调制,我们将在光遗传学上操纵精选中间神经元的活性
以空间精确的方式,同时记录相邻锥体细胞中的电压响应
从事行为任务。
我们提出的工作将(1)阐明不同的中间类型在视觉注意力中的作用,并启用
在同一动物中的功能性跨季子群体,并在增加时空分辨率下; (2)发现
神经元的相邻锥体神经元互和之间的协同和拮抗关系
积极而受到关注的负面调节; (3)测试特征相似性增益的适用性
啮齿动物中的模型和(4)在注意调制中建立不同的神经间种群的因果关系
视觉处理。
一起,我们的工作将同时建立多种多样成像作为首选方式
阐明在感知和行为中神经元类型之间的实时功能差异。
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)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Madhuvanthi Kannan其他文献
Madhuvanthi Kannan的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Madhuvanthi Kannan', 18)}}的其他基金
Multipopulation voltage imaging for network insights in temporal lobe epilepsy
多人电压成像用于颞叶癫痫的网络洞察
- 批准号:
10823933 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 32.59万 - 项目类别:
相似国自然基金
十年禁渔对赤水河底栖动物群落多样性及其维持机制的影响
- 批准号:32301370
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
模拟增温对高寒草甸节肢动物“晨起”时间的影响及其生态学效应
- 批准号:32301391
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
三江源国家公园黄河源园区食草野生动物与放牧家畜冲突的强度、影响及未来情景
- 批准号:42371283
- 批准年份:2023
- 资助金额:46 万元
- 项目类别:面上项目
城市化对土壤动物宿主-寄生虫关系的影响机制研究
- 批准号:32301430
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
大型野生动物对秦岭山地森林林下植物物种组成和多样性的影响及作用机制
- 批准号:32371605
- 批准年份:2023
- 资助金额:50 万元
- 项目类别:面上项目
相似海外基金
Executive functions in urban Hispanic/Latino youth: exposure to mixture of arsenic and pesticides during childhood
城市西班牙裔/拉丁裔青年的执行功能:童年时期接触砷和农药的混合物
- 批准号:
10751106 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 32.59万 - 项目类别:
A HUMAN IPSC-BASED ORGANOID PLATFORM FOR STUDYING MATERNAL HYPERGLYCEMIA-INDUCED CONGENITAL HEART DEFECTS
基于人体 IPSC 的类器官平台,用于研究母亲高血糖引起的先天性心脏缺陷
- 批准号:
10752276 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 32.59万 - 项目类别:
Endothelial Cell Reprogramming in Familial Intracranial Aneurysm
家族性颅内动脉瘤的内皮细胞重编程
- 批准号:
10595404 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 32.59万 - 项目类别:
Dravet Syndrome Anti-Epileptic Control by Targeting GIRK Channels
通过针对 GIRK 通道进行 Dravet 综合征抗癫痫控制
- 批准号:
10638439 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 32.59万 - 项目类别: