Photopharmacological interrogation of presynaptic neuromodulation of cortico-amygdalar circuits
皮质杏仁核回路突触前神经调节的光药理学研究
基本信息
- 批准号:10666359
- 负责人:
- 金额:$ 61.13万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-08-01 至 2027-05-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AcuteAgreementAmygdaloid structureAnti-Anxiety AgentsAnxietyAuditoryAversive StimulusBehaviorBehavior ControlBehavioralBehavioral MechanismsBrainBrain regionCellsChronicChronic stressClinical DataComplexConsensusDataDevelopmentDiseaseDrug TargetingElectrophysiology (science)EmotionalExtinctionFamilyFiberFrightFutureG-Protein-Coupled ReceptorsGeneticGenetic studyImpairmentInterneuronsLearningLinkLong-Term DepressionMapsMeasuresMedialMediatingMediatorMetabotropic Glutamate ReceptorsMolecularMusNatureNeuronsOpsinOpticsPathway interactionsPatternPharmacology StudyPhotometryPlayPost-Traumatic Stress DisordersPrefrontal CortexProcessPropertyRegulationRoleShapesSignaling MoleculeSliceSocial InteractionStressStructureSynapsesSynaptic plasticitySystemTechniquesTestingViralacute stressanxiety treatmentanxiety-related behavioravoidance behaviorbehavioral responsebehavioral studycell typecomparativeconditioned fearexperimental studyfeedinggenetic approachhippocampal pyramidal neuronin vivoinsightmetabotropic glutamate receptor 2neuralneuropsychiatric disorderneuroregulationnovelnovel strategiesoptogeneticspharmacologicphotoactivationpre-clinicalpresynapticrapid techniquereceptorresponsesocialsomatosensoryspatiotemporalsynaptic inhibitiontherapeutically effectivetooltranscriptome sequencingtreatment of anxiety disorders
项目摘要
PROJECT SUMMARY
The basolateral amygdala (BLA) serves as a neural hub for the integration of various inputs from across the
brain to, in turn, control fear and anxiety-related behaviors and the response to chronic stress. Given this central
role in neuropsychiatric disease-relevant emotional processing, neuromodulatory G protein-coupled receptors
(GPCRs) that can control BLA function have been proposed as targets for the treatment of anxiety disorders and
post-traumatic stress disorder. However, due to the complexity of BLA circuits and the lack of tools for
spatiotemporally and genetically precise manipulation of GPCRs in vivo, it remains difficult to understand how
specific receptors in defined cell types or projections mediate their effects on BLA circuit function and behavior.
Here we will focus on an understanding of how metabotropic glutamate receptor 2 (mGluR2) modulates
anxiety and fear-related behaviors using recently developed genetically-targeted photopharmacology in
conjunction with slice electrophysiology, behavior, fiber photometry and RNA sequencing. mGluR2 is a critical
presynaptic G protein-coupled receptor (GPCR) which mediates both rapid synaptic inhibition and the induction
of long-term depression (LTD), although connecting these dynamic synaptic processes to behavioral modulation
has been challenging. Our preliminary mapping studies using a Grm2-Cre mouse have shown that mGluR2 is
enriched in projections from the ventromedial prefrontal cortex (vmPFC) and posterior insular cortex (pIC) to the
BLA, motivating our comparative analysis of these two projection classes. We will define the ability of mGluR2
in each projection to control the synaptic strength of cortical connection to BLA pyramidal neurons and
interneurons and use our photopharmacological toolset to link presynaptic modulation to behavioral changes
across a battery of measures of avoidance to aversive stimuli and auditory fear conditioning (aim 1, aim 2). We
hypothesize that depending on the nature of the aversive stimulus (spatial, somatosensory, social) either inputs
from the vmPFC or pIC will play primary roles in behavioral control. In aim 3, we will use a dual optogenetic and
projection-targeted RNA sequencing approach to define the synaptic and molecular adaptations that occur in
each pathway in response to chronic unpredictable stress. Such analysis should inform future studies of novel
projection-defined drug targets that can have desired effects on different aspects of fear and anxiety. Together
this project will introduce a novel approach to mapping the synaptic and circuit mechanisms of behavioral control
by neuromodulatory GPCRs while providing new insights into neuromodulatory control of the BLA by presynaptic
mGluR2.
项目概要
基底外侧杏仁核(BLA)作为神经中枢,整合来自整个大脑的各种输入。
反过来,大脑控制与恐惧和焦虑相关的行为以及对慢性压力的反应。鉴于这个中央
在神经精神疾病相关情绪处理、神经调节 G 蛋白偶联受体中的作用
可以控制 BLA 功能的 GPCR(GPCR)已被提议作为治疗焦虑症和
创伤后应激障碍。然而,由于BLA电路的复杂性和缺乏工具
在体内对 GPCR 进行时空和基因精确操作,仍然很难理解如何
特定细胞类型或投射中的特定受体介导其对 BLA 回路功能和行为的影响。
在这里,我们将重点了解代谢型谷氨酸受体 2 (mGluR2) 如何调节
使用最近开发的基因靶向光药理学来治疗焦虑和恐惧相关行为
结合切片电生理学、行为学、纤维光度测定和 RNA 测序。 mGluR2 是一个关键
突触前 G 蛋白偶联受体 (GPCR),介导快速突触抑制和诱导
长期抑郁症(LTD),尽管将这些动态突触过程与行为调节联系起来
一直具有挑战性。我们使用 Grm2-Cre 小鼠进行的初步作图研究表明,mGluR2 是
富含从腹内侧前额叶皮层(vmPFC)和后岛叶皮层(pIC)到
BLA,激发了我们对这两个投影类别的比较分析。我们将定义 mGluR2 的能力
在每个投射中控制皮质与 BLA 锥体神经元连接的突触强度
中间神经元并使用我们的光药理学工具集将突触前调节与行为变化联系起来
跨越一系列避免厌恶刺激和听觉恐惧调节的措施(目标 1,目标 2)。我们
假设根据厌恶刺激的性质(空间、体感、社交)或者输入
来自 vmPFC 或 pIC 的信号将在行为控制中发挥主要作用。在目标 3 中,我们将使用双重光遗传学和
投影靶向 RNA 测序方法来定义突触和分子适应
应对慢性不可预测压力的每条途径。这种分析应该为未来的小说研究提供信息
预测定义的药物靶点可以对恐惧和焦虑的不同方面产生预期的效果。一起
该项目将引入一种新方法来绘制行为控制的突触和电路机制
神经调节 GPCR 的作用,同时提供突触前 BLA 神经调节控制的新见解
mGluR2。
项目成果
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