The effect of feedback connections on information processing at the first visual synapse of Drosophila and on the animal behaviour

反馈连接对果蝇第一视觉突触信息处理和动物行为的影响

基本信息

  • 批准号:
    BB/D001900/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 22.17万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2006
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2006 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The brain selects where, what and how we gaze. From mammals to insects we know that there are important feedbacks from the brain centres to the sense cells, and within the sense organs themselves. However, we know little how these contribute to the processing of sensory information. Whereas humans can focus their gaze on objects of interest, insects cannot do so, as the lenses of their compound eyes have fixed focal ranges. Instead, it is likely that their attention control may take place in a form of coordinated signalling at the level of the first visual synapses, the sites where the photoreceptor neurons innervate the brain. In many animals the first visual synapses utilise continuous electrical messages instead of electrical impulses to transmit information as this provides richer communication. This is also so in the photoreceptor-LMC (large monopolar cell; the first visual interneurone) synapse in fly, where six identical photoreceptors that look at the same small visual field connect to one LMC to improve the quality of their joint transmission. Yet, this is an overly simplified view of the information processing taking place at the first visual synapse. As in the vertebrate eye, the communication from photoreceptors to the brain occurs not just one way, but instead the cells that are synaptically linked to photoreceptors feed also information back to photoreceptors. The significance of this feedback communication is, however, poorly understood, in part because monitoring in electrical messages between small visual neurones is very difficult. Here, we propose to study how the communication between (i) photoreceptors and peripheral neurones and between (ii) photoreceptors and more central visual neurones of the fly enables it to extract and filter information from the visual scene in space and in time, and relay this information to higher visual centres and to the brain. This strategy is facilitated by (1) the possibility of genetically engineering fruit flies (Drosophila melanogaster) whose neurones display reduced or increased activity, (2) the favourable location and architecture of their visual systems, (3) our ability to perform high quality electrical recordings from visual neurones and (4) the behavioural tests, where we compare the learning performance of wild-type flies and mutant variants that have malfunctioning communication channels feeding back to photoreceptors.
大脑选择我们凝视的地点、内容和方式。从哺乳动物到昆虫,我们知道从大脑中心到感觉细胞以及感觉器官本身都有重要的反馈。然而,我们对它们如何促进感官信息的处理知之甚少。人类可以将目光聚焦在感兴趣的物体上,但昆虫却不能这样做,因为它们的复眼晶状体具有固定的焦距范围。相反,他们的注意力控制可能以协调信号传导的形式发生在第一个视觉突触的水平上,即感光神经元支配大脑的部位。在许多动物中,第一个视觉突触利用连续的电信息而不是电脉冲来传输信息,因为这提供了更丰富的通信。在果蝇的光感受器-LMC(大单极细胞;第一个视觉中间神经元)突触中也是如此,其中六个相同的光感受器看着相同的小视野,连接到一个 LMC 以提高其联合传输的质量。然而,这是对第一个视觉突触处发生的信息处理的过于简化的看法。与脊椎动物的眼睛一样,从光感受器到大脑的通信不仅以一种方式发生,而且与光感受器突触相连的细胞也将信息反馈给光感受器。然而,人们对这种反馈通信的重要性知之甚少,部分原因是监测小视觉神经元之间的电信息非常困难。在这里,我们建议研究果蝇的(i)光感受器和周围神经元之间以及(ii)光感受器和更中枢视觉神经元之间的通信如何使其能够从空间和时间上的视觉场景中提取和过滤信息,并中继这些信息传递给高级视觉中心和大脑。这一策略的促进因素包括:(1)基因工程果蝇(黑腹果蝇)的神经元活性减少或增加的可能性,(2)其视觉系统的有利位置和结构,(3)我们执行高质量电学的能力视觉神经元的记录和(4)行为测试,我们比较野生型果蝇和突变体的学习表现,这些突变体的通讯通道反馈到光感受器出现故障。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The Drosophila SK channel (dSK) contributes to photoreceptor performance by mediating sensitivity control at the first visual network.
果蝇 SK 通道 (dSK) 通过调节第一视觉网络的灵敏度控制来促进光感受器的性能。
Microsaccadic sampling of moving image information provides Drosophila hyperacute vision
运动图像信息的微扫视采样提供果蝇超敏锐视觉
  • DOI:
    http://dx.10.1101/083691
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Juusola M
  • 通讯作者:
    Juusola M
Microsaccadic sampling of moving image information provides Drosophila hyperacute vision.
运动图像信息的微扫视采样提供了果蝇的超敏锐视觉。
  • DOI:
    http://dx.10.7554/elife.26117
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Juusola M
  • 通讯作者:
    Juusola M
Compound eyes and retinal information processing in miniature dipteran species match their specific ecological demands.
微型双翅目物种的复眼和视网膜信息处理符合其特定的生态需求。
Fly Photoreceptors Encode Phase Congruency.
飞行光感受器编码相位一致性。
  • DOI:
    http://dx.10.1371/journal.pone.0157993
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Friederich U
  • 通讯作者:
    Friederich U
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