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
BRAIN Initiative 资助的大规模方法,根据转录组学、形态学和
电特性揭示了小鼠大脑中数十种独特的细胞类别。然而,无论他们
代表与动物感知和行为相关的功能多样化群体仍然是一个开放的问题
问题。剖析他们的个人角色需要整合有针对性的录音技术和
光遗传学操纵方法,在生理相关的时空尺度上运行(即
细胞分辨率和毫秒时间尺度)。
在这里,我们建议使用高速(0.4-1 kHz)、基因编码的荧光电压成像来
了解不同中间神经元群在视觉处理注意力调节中的作用
视觉引导的行为。首先,我们将建立高速、双通道电压的光学仪器
使用非重叠结构照明进行成像。我们将进一步验证我们第二代的使用,
荧光共振能量转移 (FRET)-视蛋白指示剂 Ace-mNeon2 和 VARNAM2 及其反向
响应极性变体 pAce 和 pAceR,用于来自中间神经元对的并发电压记录
清醒、奔跑的小鼠体内的神经元群和锥体神经元。此后,使用同时三重群体
电压成像,我们将评估视觉过程中注意力对三类细胞放电率的影响
引导行为并计算邻近神经元激活模式的时空相关性。
另外,我们将在漂移演示期间测量相同神经元的视觉调谐特性
光栅刺激。我们将进一步绘制神经元注意力调制指数和特征之间的相关性
选择性来测试特征相似度增益模型的适用性。最后,建立因果关系
视觉反应的注意力调节,我们将通过光遗传学操纵选定的中间神经元的活动
以空间精确的方式,同时记录小鼠时邻近锥体细胞的电压反应
从事行为任务。
我们提出的工作将(1)阐明不同的中间神经元类型在视觉注意力中的作用,并使得
在相同动物内以更高的时空分辨率进行功能交叉比较; (2)揭开
神经元相邻锥体神经元-中间神经元对之间的协同和拮抗关系
受到注意力的积极和消极调节; (3)测试特征相似度增益的适用性
啮齿动物模型,(4)建立不同中间神经元群体在注意力调节中的因果作用
视觉处理。
我们的工作将共同建立同步、多人电压成像作为首选模式
揭示神经元类型在感知和行为方面的实时功能差异。
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
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
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
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
两栖动物(蛙类)对新型卤代有机污染物的生物富集及其对污染物环境迁移影响的研究
- 批准号:42307349
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
土壤动物对草地生态系统地下食物网碳氮传输过程及土壤有机质形成的影响
- 批准号:32301359
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
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:
Investigating how bHLH circuits integrate signals for cell fate decisions
研究 bHLH 电路如何整合信号以决定细胞命运
- 批准号:
10722452 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 32.59万 - 项目类别:
Non-invasive Biomarkers of Symptom Severity and Treatment Response in Pediatric Feeding Disorders
儿科喂养障碍症状严重程度和治疗反应的非侵入性生物标志物
- 批准号:
10723599 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 32.59万 - 项目类别:
Bionanomatrix coating to enhance antibacterial effects while reducing inflammation of knee joint implants
生物纳米基质涂层可增强抗菌效果,同时减少膝关节植入物的炎症
- 批准号:
10822220 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 32.59万 - 项目类别: