Identifying, manipulating, and studying a complete sensory-to-motor model behavior circuit

识别、操作和研究完整的感觉到运动模型行为回路

基本信息

  • 批准号:
    10457850
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 66.56万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-09-30 至 2023-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Summary How does the brain transform sensory information into complex behavior? The objective of this proposal is to identify the relevant neurons across the brain that are necessary to produce a relatively simple motivated behavior to study and identify fundamental principles underlying coding. Sensory-to-behavior circuits must contain a variety of neural computations such as those that determine the identity and meaning of the sensed cues, gauge internal state, remember previous experience, and command muscle action. However, without knowing all of the parts of a model circuit, studying where and how these computations occur has proven difficult. Currently, complete circuit structure underlying most behaviors is largely unknown, and no complete model circuit has been traversed through the mouse limbic system. Therefore, study of neural coding relies on investigation of single brain regions, such as subdivisions of the amygdala or hypothalamus. Such focus may be akin to blind men touching different parts of an elephant; without perceiving the entirety, interpretation may become distorted. Here we propose that sensation-to-motivated-behavior employs an entire circuit and its study as a whole will accelerate understanding. We will overcome this bottleneck by leveraging the systematic control of the mouse’s olfactory system to elicit urine-marking behavior as an ideal model circuit. Upon smelling females, male mice are motivated to intentionally deposit copious urine marks to advertise their sexual availability. To investigate how this motivated circuit encodes behavior, we will 1) identify a complete, sensory-to-muscle, anatomic circuit that generates behavior, 2) determine the activity patterns of the relevant neurons in relationship to the behavior and to each other, and 3) determine the neural logic across the circuit that integrates internal state and experience. Completion of these aims will provide a unified picture of how a simple motivated behavior is coded in the brain. We expect that it will also provide the experimental means to identify and assign order and structure of basic known and unexpected principles that underlie how information is represented, altered, and integrated as it journeys from initial olfactory sensation to ultimate muscle activity. Once completed, both the approach and resulting knowledge will provide solutions for us and others to use as a template for the mechanistic study of the logic of sensory-to-behavior across other more complex motivated circuits. We anticipate that full knowledge of the parts and activity patterns the complete circuit will provide a crucial first step to understanding of how sensory systems, the brain, and the body collectively generate behavior.
项目概要 大脑如何将感官信息转化为复杂的行为? 提议是识别整个大脑中产生神经元所必需的相关神经元。 相对简单的动机行为来研究和识别背后的基本原理 感觉到行为的电路必须包含各种神经计算,例如 那些确定感知到的线索的身份和含义、衡量内部状态、 记住以前的经验,并指挥肌肉动作,但不知道所有的。 模型电路的各个部分,研究这些计算发生的位置和方式已经证明 目前,大多数行为背后的完整电路结构在很大程度上是未知的,并且 小鼠边缘系统没有经过完整的模型电路,因此, 神经编码的研究依赖于对单个大脑区域的研究,例如大脑的细分 这种聚焦可能类似于盲人触摸身体的不同部位。 大象;如果不了解整体,解释可能会被扭曲。 从感觉到动机行为需要使用整个回路,并且将其作为一个整体进行研究 我们将通过系统控制来克服这个瓶颈。 小鼠嗅觉系统引发尿液标记行为作为理想的模型电路。 闻到气味的雌性、雄性小鼠会有意地在体内留下大量的尿痕。 为了调查这种动机回路如何编码行为,宣传他们的性行为。 我们将 1) 识别出一个完整的、从感觉到肌肉、产生行为的解剖回路,2) 确定与行为相关的相关神经元的活动模式并 彼此,以及3)确定整个电路的神经逻辑,该电路集成了内部状态和 完成这些目标将提供一个关于如何简单激励的统一画面。 我们期望它也能提供实验手段来编码行为。 识别并分配基本已知和意外原则的顺序和结构 信息如何从最初的嗅觉中被表达和整合 一旦完成,方法和结果都会得到最终的肌肉活动的感觉。 知识将为我们和其他人提供解决方案,用作机械的模板 研究其他更复杂的动机回路中的感觉到行为的逻辑。 预期对完整电路的部件和活动模式的充分了解将提供 了解感觉系统、大脑和身体如何共同发挥作用的关键的第一步 产生行为。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Choosing to urinate. Circuits and mechanisms underlying voluntary urination.
选择小便。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Mukhopadhyay, Sourish;Stowers, Lisa
  • 通讯作者:
    Stowers, Lisa
Social Behavior: How the Brain Thinks like a Mom.
社会行为:大脑如何像妈妈一样思考。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2018-07-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Mukhopadhyay, Sourish;Stowers, Lisa
  • 通讯作者:
    Stowers, Lisa
Less is more: Hormonal-induced decrease in brain activity is required for associative learning.
少即是多:激素引起的大脑活动减少是联想学习所必需的。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021-06-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    16.2
  • 作者:
    Pallé, Anna;Mukhopadhyay, Sourish;Stowers, Lisa
  • 通讯作者:
    Stowers, Lisa
Animal Behavior: Honesty Can Kill.
动物行为:诚实可以杀人。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2019-04-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Koblesky, Norah;Stowers, Lisa
  • 通讯作者:
    Stowers, Lisa
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2023 Modulation of Neural Circuits and Behavior Gordon Research Conference & Gordon Research Seminar
2023年神经回路与行为调节戈登研究会议
  • 批准号:
    10682921
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 66.56万
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  • 批准号:
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  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 66.56万
  • 项目类别:
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识别、操作和研究完整的感觉到运动模型行为回路
  • 批准号:
    10449063
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 66.56万
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    2018
  • 资助金额:
    $ 66.56万
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  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 66.56万
  • 项目类别:
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识别、操作和研究完整的感觉到运动模型行为回路
  • 批准号:
    10224770
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 66.56万
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  • 批准号:
    10055972
  • 财政年份:
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  • 资助金额:
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Identification of the ligands and sensory neurons that mediate pheromone behavior
介导信息素行为的配体和感觉神经元的鉴定
  • 批准号:
    8213699
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 66.56万
  • 项目类别:
Identification of the ligands and sensory neurons that mediate pheromone behavior
介导信息素行为的配体和感觉神经元的鉴定
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    7580859
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    2009
  • 资助金额:
    $ 66.56万
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Identification of the ligands and sensory neurons that mediate pheromone behavior
介导信息素行为的配体和感觉神经元的鉴定
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    7846376
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    2009
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    $ 66.56万
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  • 批准年份:
    2023
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    49 万元
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    2023
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    30 万元
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Early Life Stress Induced Reprogramming of Vascular Function by the Endothelium and Macrophage Systems
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    10595901
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    2023
  • 资助金额:
    $ 66.56万
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    2023
  • 资助金额:
    $ 66.56万
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记忆引导决策的计算和神经发育机制
  • 批准号:
    10723314
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 66.56万
  • 项目类别:
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