Sex differences in microglia-neuron-circuit interactions in adolescence
青春期小胶质细胞-神经元-回路相互作用的性别差异
基本信息
- 批准号:10334801
- 负责人:
- 金额:$ 34.52万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2021
- 资助国家:美国
- 起止时间:2021-12-20 至 2026-11-30
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:3-DimensionalAddressAdolescenceAdolescentAdolescent DevelopmentAdultAnatomyAnimalsAttentionBasic ScienceBrainBrain regionCSF1R geneCalciumCell physiologyCellsCerebral cortexCognitionCognitiveCouplingDependenceDevelopmentDiseaseElectronic Medical Records and Genomics NetworkFemaleFemale AdolescentsFoundationsFunctional disorderFutureGoalsHomeostasisHumanImageImmuneInflammatoryLinkMeasuresMedialMediator of activation proteinMental disordersMicrogliaMorphologyMusNeurogliaNeuroimmuneNeuronsOdorsOpticsPTPNS1 genePatternPharmacologyPhasePhysiologicalPopulationPrefrontal CortexPrevalenceProcessRegulationRodentRoleSchizophreniaSex DifferencesShapesSurveysSynapsesSynaptic plasticityTechniquesTestingTimeTrainingVertebral columnVisualWorkawakebasecell motilitycognitive abilitycognitive developmentcognitive functioncognitive reappraisalcritical perioddensityemerging adultimmune functionin vivo imaginginhibitorinsightmaleneural circuitneural networkneuronal circuitryneuroregulationnoveloptogeneticspreadolescencepsychosocial stressorsrelating to nervous systemresponsesexsexual dimorphismspatiotemporaltwo photon microscopytwo-photon
项目摘要
A basic understanding of neuron-glia interactions is key to linking altered immune function to disrupted neural
circuitry and cognition present in major psychiatric diseases. Microglia are a resident immune cell in the cerebral
cortex, and one of their main functions under physiological conditions is to modify synaptic connections among
neurons. How these activities extend to influence higher-order functional networks in cortical circuits is not clear,
particularly in brain regions crucial for cognitive function, such as the prefrontal cortex (PFC).
A key may lie in how neural circuit synchrony stimulates nearby microglial cell motility – i.e. active extension
and retraction of fine cellular processes – and, specifically, in how this relationship changes throughout
adolescence, a critical period for the development of PFC and higher cognition. Further, sex differences have
been established in some aspects of microglial function. Clarifying how sex modulates the role of microglia in
PFC circuit development is essential, especially given the dramatic sex differences in vulnerability to adolescent
onset of psychiatric diseases such as schizophrenia.
The goal of the current project is to obtain a basic understanding of glial-neuronal-circuit interactions in the
mammalian prefrontal cortex. The planned approach (Aim 1) employs three-dimensional two-photon microscopy
and single neuron optogenetics in awake mouse medial prefrontal cortex (mPFC) to elucidate how the structural
dynamics of microglial cells are driven by neuronal activity and oscillatory synchrony in local circuits. This will be
examined at distinct time windows from pre-adolescence into early adulthood and compared between males and
females. (Aim 2,3) To test whether, how, and when microglia activity is necessary for the establishment of adult
mPFC function, microglia will be selectively eliminated during restricted windows during adolescence and early
adulthood using a pharmacological strategy. Then in adulthood, sex- and adolescent-period specific effects on
the development of i) (Aim 2) spatiotemporal circuit dynamics in mPFC (functional network clustering, gamma
oscillations, theta-gamma coupling) will be measured using two-photon calcium imaging and dense electrical
recordings and ii) (Aim 3) PFC-dependent cognition will be assessed with an established odor-based attentional
set-shifting task.
This project employs state-of-the-art optical techniques to study brain function of behaving animals with cell-
level precision. Results will identify when and how microglia interact with developing neuronal circuits to support
adult-level cognitive function under physiological conditions. Since microglia may be a key mediator of psychiatric
disease-relevant neuroimmune dysfunction, the basic science insights from this project, particularly afforded by
a sex- and developmental-period stratified approach, could transform the search for core pathophysiological
mechanisms and circuit-based treatments.
对神经元-胶质细胞相互作用的基本了解是将免疫功能改变与神经元破坏联系起来的关键
主要精神疾病中存在的电路和认知小胶质细胞是大脑中的常驻免疫细胞。
皮层,其在生理条件下的主要功能之一是改变突触连接
这些活动如何影响皮质回路中的高阶功能网络尚不清楚。
特别是对于认知功能至关重要的大脑区域,例如前额皮质(PFC)。
关键可能在于神经回路同步如何刺激附近的小胶质细胞运动——即主动延伸
以及细小细胞过程的收缩——特别是这种关系在整个过程中如何变化
青春期是 PFC 和高级认知发展的关键时期。 此外,性别差异也存在。
阐明了性别如何调节小胶质细胞的作用。
PFC 电路的开发至关重要,特别是考虑到青少年易受伤害的性别差异巨大
精神分裂症等精神疾病的发作。
当前项目的目标是获得对神经胶质-神经元-电路相互作用的基本了解
计划的方法(目标 1)采用三维双光子显微镜。
和清醒小鼠内侧前额叶皮层(mPFC)中的单神经元光遗传学,以阐明结构如何
小胶质细胞的动力学是由局部回路中的神经元活动和振荡同步驱动的。
在从青春期前到成年早期的不同时间窗口进行检查,并在男性和女性之间进行比较
(目标 2,3)测试小胶质细胞活动是否、如何以及何时对于成年的建立是必要的。
mPFC 功能,小胶质细胞将在青春期和早期的受限窗口内被选择性消除
成年期使用药理学策略对成年期、性和青少年时期的具体影响。
i)(目标 2)mPFC 中时空电路动力学的发展(功能网络聚类、伽玛
振荡,θ-伽马耦合)将使用双光子钙成像和密集电测量
记录和 ii)(目标 3)将使用既定的基于气味的注意力来评估 PFC 依赖性认知
设定转移任务。
该项目采用最先进的光学技术来研究具有细胞行为的动物的大脑功能
结果将确定小胶质细胞何时以及如何与发育中的神经回路相互作用以支持
生理条件下的成人认知功能,因为小胶质细胞可能是精神疾病的关键介质。
与疾病相关的神经免疫功能障碍,该项目的基础科学见解,特别是由
性别和发育时期的分层方法可以改变对核心病理生理学的探索
机制和基于电路的治疗。
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 }}
Jordan P Hamm其他文献
Top-down input modulates visual context processing through an interneuron-specific circuit
自上而下的输入通过中间神经元特定的电路调节视觉上下文处理
- DOI:
- 发表时间:
2023-09-26 - 期刊:
- 影响因子:8.8
- 作者:
Georgia Bastos;Jacob T. Holmes;Jordan M Ross;Anna M. Rader;Connor G. Gallimore;Joseph A Wargo;Darcy S. Peterka;Jordan P Hamm - 通讯作者:
Jordan P Hamm
Jordan P Hamm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('Jordan P Hamm', 18)}}的其他基金
Sex differences in microglia-neuron-circuit interactions in adolescence
青春期小胶质细胞-神经元-回路相互作用的性别差异
- 批准号:
10542428 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 34.52万 - 项目类别:
Fronto-sensory circuit mechanisms of perceptual novelty processing
感知新奇处理的额感觉回路机制
- 批准号:
9430604 - 财政年份:2017
- 资助金额:
$ 34.52万 - 项目类别:
Two-photon analysis of circuit-level mechanisms of schizophrenia biomarkers
精神分裂症生物标志物电路级机制的双光子分析
- 批准号:
8833735 - 财政年份:2014
- 资助金额:
$ 34.52万 - 项目类别:
Two-photon analysis of circuit-level mechanisms of schizophrenia biomarkers
精神分裂症生物标志物电路级机制的双光子分析
- 批准号:
9132356 - 财政年份:2014
- 资助金额:
$ 34.52万 - 项目类别:
Two-photon analysis of circuit-level mechanisms of schizophrenia biomarkers
精神分裂症生物标志物电路级机制的双光子分析
- 批准号:
8959894 - 财政年份:2014
- 资助金额:
$ 34.52万 - 项目类别:
相似国自然基金
本体驱动的地址数据空间语义建模与地址匹配方法
- 批准号:41901325
- 批准年份:2019
- 资助金额:22.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
时空序列驱动的神经形态视觉目标识别算法研究
- 批准号:61906126
- 批准年份:2019
- 资助金额:24.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
针对内存攻击对象的内存安全防御技术研究
- 批准号:61802432
- 批准年份:2018
- 资助金额:25.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
大容量固态硬盘地址映射表优化设计与访存优化研究
- 批准号:61802133
- 批准年份:2018
- 资助金额:23.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
IP地址驱动的多径路由及流量传输控制研究
- 批准号:61872252
- 批准年份:2018
- 资助金额:64.0 万元
- 项目类别:面上项目
相似海外基金
Low-input profiling of brain-region and cell-type specific epigenomic dynamics to understand gene-environment interactions in opioid addiction
对大脑区域和细胞类型特异性表观基因组动力学进行低输入分析,以了解阿片类药物成瘾中的基因与环境的相互作用
- 批准号:
10605801 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 34.52万 - 项目类别:
Smartphone-based meditation training to reduce adolescent depression
基于智能手机的冥想训练可减少青少年抑郁
- 批准号:
10664427 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 34.52万 - 项目类别:
Molecular control of mechanical forces driving buckling morphogenesis of the small intestine
驱动小肠屈曲形态发生的机械力的分子控制
- 批准号:
10521605 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 34.52万 - 项目类别:
Molecular control of mechanical forces driving buckling morphogenesis of the small intestine
驱动小肠屈曲形态发生的机械力的分子控制
- 批准号:
10671046 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 34.52万 - 项目类别:
Molecular control of mechanical forces driving buckling morphogenesis of the small intestine
驱动小肠屈曲形态发生的机械力的分子控制
- 批准号:
10521605 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 34.52万 - 项目类别: