Integration and Dynamics of Neuromodulator Action in the Striatum

纹状体中神经调节剂作用的整合和动力学

基本信息

  • 批准号:
    8644533
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 5.89万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2014
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2014-06-01 至 2016-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY/ABSTRACT Neuromodulators, such as dopamine and opioids, dynamically regulate synaptic strength and intrinsic properties of neurons, thereby modulating outputs of neural circuits and modifying behavior. Their alteration is linked to devastating diseases such as Parkinson's Disease and addiction. The striatum is an ideal system to study neuromodulation since it receives a large number of behaviorally-relevant neuromodulators. In addition to their effects on the electrical excitability of neurons, neuromodulators also exert biochemical changes that are thought to be crucial for adaptive behaviors. In the striatum, within one projection neuron, different neuromodulators have been proposed to competitively and bidirectionally regulate synaptic transmission and plasticity via modulation of protein kinase A (PKA) activity. Between direct and indirect striatal pathways, the same neuromodulator can lead to either opposite (e.g. dopamine) or the same (e.g. opioid) direction of change of PKA activity in the projection neurons, thereby coordinating the two pathways that are implicated to produce opposite behavioral outcomes. Since neuromodulator inputs are constantly changing during animal behavior, how PKA responds to these dynamic and diverse inputs are crucial to understanding neuromodulator action. Nevertheless, the nature of this dynamic response is poorly understood. One of the major challenges to understanding this question is the lack of a dynamic readout of PKA activity in response to ongoing neuromodulatory inputs. Given the role of PKA as a major integrator of neuromodulator action and regulator of circuit plasticity, I have recently developed a PKA activity biosensor that can be targeted to genetically defined neurons for 2-photon Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy (2pFLIM) in live brain slices. To understand neuromodulator action in the striatum, I propose to image PKA activity in genetically identified neurons with high spatiotemporal precision. First, given the importance of dopamine in normal striatal function (e.g. modulating movement and reward-based learning) and pathological conditions (e.g. Parkinson's Disease and addiction), I will characterize the dynamics of PKA activity in direct and indirect pathway striatal neurons in response to dopamine release. Secondly, I will determine how dopamine interacts with other modulators such as acetylcholine and opioids to alter PKA activity. In summary, this study will reveal how intracellular biochemical changes dynamically respond to ongoing neuromodulatory inputs, and how neuromodulators coordinate circuit dynamics. Understanding the integration and dynamics of neuromodulator action in normal conditions will shed light onto how abnormal neuromodulator signaling alters striatal function in pathological conditions such as neurodegenerative diseases and addiction.
项目摘要/摘要 神经调节剂,例如多巴胺和阿片类药物,动态调节突触强度和内在 神经元的特性,从而调节神经回路的输出和修改行为。他们的改变 与帕金森氏病和成瘾等毁灭性疾病有关。纹状体是理想的系统 研究神经调节,因为它会收到大量与行为相关的神经调节剂。此外 为了对神经元的电兴奋性的影响,神经调节剂还施加生化变化, 被认为对适应行为至关重要。在纹状体中,在一个投影神经元内,不同 已经提出了神经调节剂,以竞争性和双向调节突触传播和 通过调节蛋白激酶A(PKA)活性的可塑性。在直接和间接纹状体途径之间 相同的神经调节剂可以导致相反(例如多巴胺)或相同的(例如阿片类药物)变化方向 投影神经元中的PKA活性,从而协调了与 产生相反的行为结果。由于神经调节剂输入在动物期间不断变化 行为,PKA如何应对这些动态和多样化的投入对于理解神经调节剂至关重要 行动。然而,这种动态反应的性质知之甚少。主要挑战之一 理解这个问题是缺乏对正在进行的PKA活动的动态读数 神经调节输入。鉴于PKA是神经调节器作用和调节器的主要集成剂的作用 在电路可塑性中,我最近开发了一种PKA活性生物传感器,可以针对遗传 在活脑切片中定义了2光子荧光寿命成像显微镜(2PFLIM)的神经元。到 了解纹状体中的神经调节剂的作用,我建议在遗传学鉴定的PKA活性 具有高时空精度的神经元。首先,鉴于多巴胺在正常纹状体中的重要性 功能(例如调节运动和基于奖励的学习)和病理状况(例如帕金森氏症 疾病和成瘾),我将表征直接和间接途径中PKA活性的动力学 神经元响应多巴胺释放。其次,我将确定多巴胺如何与其他 调节剂,例如乙酰胆碱和阿片类药物,以改变PKA活性。总而言之,这项研究将揭示如何 细胞内生化变化动态地响应正在进行的神经调节输入,以及如何 神经调节器协调电路动力学。了解的集成和动态 神经调节剂在正常条件下的作用将使神经调节剂信号传导如何阐明 在病理状况(例如神经退行性疾病和成瘾)中改变纹状体功能。

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)

暂无数据

数据更新时间:2024-06-01

Yao Chen的其他基金

Spatial, temporal, and context-dependent features of GPCR-mediated protein kinase A activity
GPCR 介导的蛋白激酶 A 活性的空间、时间和上下文相关特征
  • 批准号:
    10299178
    10299178
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 5.89万
    $ 5.89万
  • 项目类别:
Spatial, temporal, and context-dependent features of GPCR-mediated protein kinase A activity
GPCR 介导的蛋白激酶 A 活性的空间、时间和上下文相关特征
  • 批准号:
    10643825
    10643825
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 5.89万
    $ 5.89万
  • 项目类别:
Spatial, temporal, and context-dependent features of GPCR-mediated protein kinase A activity
GPCR 介导的蛋白激酶 A 活性的空间、时间和上下文相关特征
  • 批准号:
    10441526
    10441526
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 5.89万
    $ 5.89万
  • 项目类别:
Integration and Dynamics of Neuromodulator Action in the Striatum
纹状体中神经调节剂作用的整合和动力学
  • 批准号:
    8878024
    8878024
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 5.89万
    $ 5.89万
  • 项目类别:

相似国自然基金

宽温域自适应软硬一体复合界面构建及摩擦行为调控机理研究
  • 批准号:
    52301101
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30.00 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于人工智能技术和动态自适应复杂网络的男男同性性行为者HIV早期感染防控
  • 批准号:
    72374153
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    41 万元
  • 项目类别:
    面上项目
跨尺度年龄自适应儿童头部模型构建与弥漫性轴索损伤行为及表征研究
  • 批准号:
    52375281
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
磺胺-季铵聚合物表面微酸响应灵敏度调控及其自适应抗菌行为
  • 批准号:
    22305069
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
医患互动视角下农村高血压患者自我管理行为的自适应干预模式的构建与验证
  • 批准号:
    72304200
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30.00 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Molecular tuning of sensory systems in octopus
章鱼感觉系统的分子调节
  • 批准号:
    10537518
    10537518
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 5.89万
    $ 5.89万
  • 项目类别:
Molecular tuning of sensory systems in octopus
章鱼感觉系统的分子调节
  • 批准号:
    10678648
    10678648
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 5.89万
    $ 5.89万
  • 项目类别:
Development of DYRK1A allosteric modulator for the treatment of Alzheimer's Disease
开发用于治疗阿尔茨海默病的 DYRK1A 变构调节剂
  • 批准号:
    9925159
    9925159
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 5.89万
    $ 5.89万
  • 项目类别:
Integration and Dynamics of Neuromodulator Action in the Striatum
纹状体中神经调节剂作用的整合和动力学
  • 批准号:
    8878024
    8878024
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 5.89万
    $ 5.89万
  • 项目类别:
Nucleus accumbens processing of reward-predictive cues
伏隔核处理奖励预测线索
  • 批准号:
    10802207
    10802207
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 5.89万
    $ 5.89万
  • 项目类别: