Determining Functions of a Brainstem Pre-motor Module In Masticatory Jaw Movement
确定脑干前运动模块在咀嚼颌运动中的功能
基本信息
- 批准号:8649185
- 负责人:
- 金额:$ 3.33万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2013
- 资助国家:美国
- 起止时间:2013-09-01 至 2016-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AdultAreaAttenuatedAxonBehaviorBehavioralBrain StemBruxismCell NucleusChronicComplexDeglutitionDevelopmentDiseaseDystoniaElectric StimulationElectrodesElectrophysiology (science)FoodFutureImplantIn Situ HybridizationInjection of therapeutic agentJawLabelLateralLeadLightLinkLocationMapsMasseter MuscleMasticationMediatingMediator of activation proteinMotorMotor CortexMotor NeuronsMovementMovement DisordersMusMuscleNeuronsNeurotransmittersOutputPlayRabiesRabies virusResearchRoleSensorySignal TransductionSliceSubfamily lentivirinaeSymptomsSynapsesTechniquesTemporomandibular Joint DisordersTestingTetanus ToxinTrigeminal SystemViralWorkawakebasefeedingfood preparationinsightjaw movementmotor controlnervous system disorderneural circuitneuromuscularneuroregulationnoveloptogeneticspublic health relevancerelating to nervous system
项目摘要
Determining Functions of a Brainstem Pre-motor Module In Masticatory Jaw Movement
Project Summary/Abstract
Mastication is a complex sensory-motor behavior necessary for the preparation of food for swallowing.
The movement of the jaw plays a critical role in the breaking down of food. Abnormal jaw movements are
manifested in several neurological disorders such as bruxism, temporomandibular joint disorders, and
oromandibular dystonia. Thus, understanding the neural control of masticatory movements is essential for
future development of effective and targeted treatments of these diseases.
It is known that trigeminal motor neurons (MoVs) provide the main motor control of jaw muscles.
However, the pre-motor circuits that provide direct inputs onto MoVs and thereby control their activity remain
poorly understood. Furthermore, tonic stimulation applied to a sub-region of the jaw motor cortex deemed the
cortical masticatory area (CMA) can activate rhythmic jaw movements. Yet the motor cortex is not known to
form a direct connection with MoVs. The key groups of pre-motor neurons that relay cortical commands to
MoVs have not been determined.
In preliminary studies, a monosynaptic rabies virus based transsynaptic tracing technique was used
to find that neurons located in the lateral paragigantocellular reticular nucleus (LPGi) are directly connected
to MoVs innervating the main jaw closing muscle, the masseter, and that the number of LPGi premotor
neurons that synapse onto the masseter MoVs dramatically increases with the transition from suckling to
chewing behavior. These findings, together with previous studies, lead me to propose a central hypothesis:
MoV pre-motor neurons in the LPGi form a critical neural module to relay cortical signals both directly onto
jaw closing MoVs and onto other pre-motor neurons in the brainstem reticular network to enable rhythmic
and tonic jaw movements. I will use optogenetic-assisted slice electrophysiology to determine functional
connectivity between LPGi pre-motor neurons and other proposed neuronal groups. I will use optogenetic
activation and inhibition to determine the role of LPGi pre-motor neurons in cortically-induced fictive rhythmic
jaw movements in anesthetized mice. Finally, I will examine the consequences of silencing LPGi pre-motor
neurons in natural mastication in awake behaving mice. These studies are expected to provide much needed
novel insights into the precise neural circuitry controlling jaw movement and masticatory behavior.
确定脑干前运动模块在咀嚼颌运动中的功能
项目概要/摘要
咀嚼是一种复杂的感觉运动行为,是准备吞咽食物所必需的。
下巴的运动在食物的分解中起着至关重要的作用。下颌运动异常是
表现为磨牙症、颞下颌关节紊乱等多种神经系统疾病
口下颌肌张力障碍。因此,了解咀嚼运动的神经控制对于
未来开发这些疾病的有效和有针对性的治疗方法。
众所周知,三叉神经运动神经元(MoV)提供下颌肌肉的主要运动控制。
然而,向 MoV 提供直接输入并从而控制其活动的前电机电路仍然存在
不太了解。此外,施加于下颌运动皮层子区域的强直刺激被认为是
皮质咀嚼区(CMA)可以激活有节奏的下颌运动。然而运动皮层尚不知道
与 MoV 形成直接连接。传递皮质命令的关键前运动神经元组
MoV 尚未确定。
在初步研究中,使用了基于单突触狂犬病病毒的跨突触追踪技术
发现位于外侧副巨细胞网状核(LPGi)的神经元直接相连
神经支配主要下颌闭合肌、咬肌的 MoV,以及 LPGi 前运动的数量
随着从哺乳期到哺乳期的转变,突触到咬肌 MoV 的神经元急剧增加。
咀嚼行为。这些发现与之前的研究一起使我提出了一个中心假设:
LPGi 中的 MoV 前运动神经元形成一个关键的神经模块,将皮质信号直接传递到
下颌闭合 MoV 和脑干网状网络中的其他前运动神经元,以实现有节奏的
和强直下颌运动。我将使用光遗传学辅助切片电生理学来确定功能
LPGi 前运动神经元和其他提出的神经元群之间的连接。我将使用光遗传学
激活和抑制以确定 LPGi 前运动神经元在皮质诱导的虚构节律中的作用
麻醉小鼠的下颌运动。最后,我将研究使 LPGi 电机前静音的后果
清醒行为小鼠自然咀嚼的神经元。这些研究预计将提供急需的
对控制下颌运动和咀嚼行为的精确神经回路的新颖见解。
项目成果
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