Hierarchy of the vocalization motor patterning circuits

发声运动模式电路的层次结构

基本信息

  • 批准号:
    10446346
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 71.2万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-04-15 至 2024-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

How are complex behaviors that require the coordination of multiple muscle systems produced? How does the brain suddenly turn them “on”? Vocalizations are seemingly simple, yet to occur, ~100 muscles must be coordinated, such as those for articulation (laryngeal and tongue) and breathing. Moreover, vocalizations must seamlessly integrate with or perhaps even override the breathing rhythm. Innate vocalizations occur in multiple behavioral contexts, like mating, and are presumed to be initiated by a gatekeeper, the periaqueductal gray (PAG). These features make vocalization an ideal behavior to answer the two motivating questions posed above. Recently, we have found a novel cluster of several dozen brainstem neurons that are required to execute murine vocalizations, are premotor to and pattern the activity of multiple muscles used in sound production, and produce an intrinsic rhythm that encodes the syllabic structure of vocalizations. Thus, these neurons qualify as a vocalization central pattern generator (CPG), the first of its kind, dubbed the intermediate Reticular Oscillator (iRO). To coordinate with breathing, the iRO reciprocally interacts with the breathing pacemaker, the preBötC. Given that these three brainstem structures for vocalization, the PAG, iRO, and preBötC, are reciprocally connected, is there a hierarchy between them? Do they serve distinct roles in vocalization? For example, does the PAG simply gate when vocalizations occur? Or does it also pattern them? Here, we seek to untangle these relationships. First, we will determine if ectopic activation of the iRO and / or preBötC produces vocalizations. And second, we will determine if vocalizations can be triggered by activation of just the PAG axons within the iRO. We anticipate that the iRO but not preBötC can elicit vocalizations, and the PAG, as a gatekeeper, simply turns “on” the iRO. The significance of establishing the hierarchy of the brainstem vocalization circuitry is multifold. First-and- foremost, by defining the contribution of the iRO or preBötC in vocalization, we will establish the first model system to understand how multiple mammalian CPGs interact to produce complex behaviors. Furthermore, this study will define the premiere circuit to determine how one of our most fundamental rhythms – breathing - is overridden. Second, the definitive establishment of the PAG as a gatekeeper for vocalizations will motivate the mapping of its inputs to define the brain-wide neural circuits driving vocalization. And ultimately, this work, and the work stemming from it, will enable dissection of the mechanisms of speech pathologies in autism spectrum disorders as well as apraxia, dysarthria, or stutter.
需要多个肌肉系统协调的复杂行为是如何产生的? 大脑突然将它们“打开”? 发声看似简单,但要发生,必须协调大约 100 块肌肉,例如那些 此外,发声必须与发音(喉部和舌头)和呼吸无缝结合。 甚至可能会超越呼吸节律,发生在多种行为环境中,例如。 交配,并且被认为是由导水管周围灰质(PAG)的看门人发起的。 发声是回答上述两个激励问题的理想行为。 最近,我们发现了一个由数十个脑干神经元组成的新簇,这些神经元需要执行 小鼠发声,是用于发声的多块肌肉的运动前体并对其活动进行模式化,并且 产生编码发声音节结构的内在节奏,因此,这些神经元有资格作为。 发声中枢模式发生器(CPG),同类中的第一个,被称为中间网状振荡器 (iRO),为了协调呼吸,iRO 与呼吸起搏器 preBötC 交互作用。 鉴于这三种用于发声的脑干结构,PAG、iRO 和 preBötC,是相互关联的 它们之间有联系吗?它们在发声方面有不同的作用吗? PAG 只是在发声发生时进行门控?或者它也对它们进行模式化?在这里,我们试图解开这些问题? 首先,我们将确定 iRO 和/或 preBötC 的异位激活是否会产生发声。 其次,我们将确定是否可以通过仅激活 PAG 轴突来触发发声。 我们预计 iRO 而不是 preBötC 可以引发发声,而 PAG 作为看门人,只需简单地发出声音即可。 “打开”iRO。 建立脑干发声电路的层次结构具有多重意义。 最重要的是,通过定义 iRO 或 preBötC 在发声中的贡献,我们将建立第一个模型 系统来了解多个哺乳动物 CPG 如何相互作用以产生复杂的行为。 研究将定义首要电路,以确定我们最基本的节奏之一——呼吸——是如何运作的 其次,明确设立 PAG 作为发声的看门人将激励 映射其输入来定义驱动发声的全脑神经回路。 由此产生的工作将有助于剖析自闭症谱系中言语病理的机制 失用症、构音障碍或口吃等疾病。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Transformation of Our Understanding of Breathing Control by Molecular Tools.
通过分子工具改变我们对呼吸控制的理解。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2023-02-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Yackle; Kevin
  • 通讯作者:
    Kevin
The breath shape controls intonation of mouse vocalizations.
呼吸形状控制鼠标发声的语调。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2024-04-30
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    MacDonald A;Hebling A;Wei XP;Yackle K
  • 通讯作者:
    Yackle K
{{ 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 }}

Kevin Yackle其他文献

Kevin Yackle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('Kevin Yackle', 18)}}的其他基金

Utilizing opioid receptor expression to identify the neurons and molecules responsible for opioid respiratory depression and basal breathing.
利用阿片受体表达来识别负责阿片类呼吸抑制和基础呼吸的神经元和分子。
  • 批准号:
    10701824
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 71.2万
  • 项目类别:
Determination of the motor patterning system for murine vocalizations with breathing
小鼠呼吸发声运动模式系统的测定
  • 批准号:
    10593984
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 71.2万
  • 项目类别:
Determination of the motor patterning system for murine vocalizations with breathing
小鼠呼吸发声运动模式系统的测定
  • 批准号:
    10593984
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 71.2万
  • 项目类别:
Cellular and Molecular Identification of the Breathing Pacemaker Neurons
呼吸起搏器神经元的细胞和分子鉴定
  • 批准号:
    9212609
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 71.2万
  • 项目类别:

相似国自然基金

神经退行性疾病共济失调伴眼动失用症发病机理的结构生物学研究
  • 批准号:
    31270791
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    80.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Motor Imagery for Treatment Enhancement and Efficacy (MI-TEE) in Persons with Apraxia of Speech
言语失用症患者的运动意象增强治疗和疗效 (MI-TEE)
  • 批准号:
    10730584
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 71.2万
  • 项目类别:
Cortical and subcortical underpinnings of typical and dysarthric speech - Resubmission - 1
典型和构音障碍言语的皮质和皮质下基础 - 重新提交 - 1
  • 批准号:
    10822457
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 71.2万
  • 项目类别:
Predictors of Speech Motor Sequence Learning in Neurological Disorders
神经系统疾病中言语运动序列学习的预测因素
  • 批准号:
    10535101
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 71.2万
  • 项目类别:
Predictors of Speech Motor Sequence Learning in Neurological Disorders
神经系统疾病中言语运动序列学习的预测因素
  • 批准号:
    10626846
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 71.2万
  • 项目类别:
Exploring the validity of articulatory impairment phenotypes in speech motor disorders
探索言语运动障碍中发音障碍表型的有效性
  • 批准号:
    10331841
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 71.2万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了