Phasic Dopamine and Symptom Domains of Mental Illness

阶段性多巴胺和精神疾病的症状域

基本信息

  • 批准号:
    9027881
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 31.56万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2015
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2015-03-04 至 2019-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

 DESCRIPTION (provided by applicant): Activity patterns in the brain establish the manner in which sensory information is perceived and salience is assigned. Disruptions of these patterns through genetic mutations are likely a major cause of mental illness. The midbrain dopamine system plays an essential role in salience assignment and mutations within several ion channels known to regulate action potential firing patterns by dopamine neurons have been identified, yet virtually nothing is known of the impact of these mutations on dopamine physiology, circuit function, and behavior. We have demonstrated that a mutation in the calcium activated, small conductance potassium channel, SK3, identified in a patient with schizophrenia alters dopamine neuron activity pattern regulation. Selective, expression of this dominant-negative human SK3 mutant in dopamine neurons of mice shifts balance between tonic and phasic activity of dopamine neurons towards a more phasic state. The resulting dysregulation of activity patterns in dopamine neurons leads to impairments in sensory and attention gating processes. The major challenge that lies ahead is discovering how alterations in tonic-to-phasic dopamine ratios impact cortical and striatal circuits important for gating sensory information and to further defin behavioral domains impacted by such disruptions. Here, I outline several innovate approaches that we will utilize to determine how imbalances in dopamine activity patterns impact corticostriatal connectivity and function. Utilizing combinatorial viral vector gene delivery, we wll optogentically isolate inputs from the prefrontal cortex to the nucleus accumbens region of the striatum and define how expression of the human SK3 mutation in dopamine neurons impacts the connectivity of these two structures using in vivo fiber-optic confocal microscopy and imaging of a genetically encoded calcium indicator. We will monitor activity- dependent process in the nucleus accumbens using fiber-optic confocal microscopy and define how alterations in tonic-to-phasic dopamine activity influences activity in direct and indirect pathway neurons of the striatum in freely behaving mice during an attention gating task. Finally, we will use viral-mediated circuit dissection to define the minimal network elements in the brain required for dopamine-dependent modulation of sensory and attention gating.
 描述(由申请人提供):大脑中的活动模式确定了感知信息和分配显着性的方式。通过基因突变对这些模式的破坏可能是精神疾病的主要原因。中脑多巴胺系统发挥着重要作用。已知调节多巴胺神经元动作电位放电模式的多个离子通道内的显着性分配和突变已被识别,但实际上我们对这些突变对多巴胺生理学、电路功能和行为的影响一无所知。在精神分裂症患者中发现的钙激活小电导钾通道 SK3 的突变改变了多巴胺神经元的活动模式调节,这种显性失活的人类 SK3 突变体在小鼠多巴胺神经元中的选择性表达改变了强直性和阶段性活动之间的平衡。由此产生的多巴胺神经元活动模式失调会导致感觉和注意力门控过程受损。强直与阶段性多巴胺比率的改变会影响皮质和纹状体回路,这对于控制感觉信息并进一步定义受此类干扰影响的行为领域非常重要。在这里,我概述了几种创新方法,我们将利用这些方法来确定多巴胺活动模式的不平衡如何影响。利用组合病毒载体基因传递,我们将光学分离从前额皮质到伏隔核区域的输入。并使用体内光纤共聚焦显微镜和基因编码的钙指示剂成像来定义多巴胺神经元中人类 SK3 突变的表达如何影响这两个结构的连接性我们将使用光纤监测伏隔核中的活动依赖性过程。 -光学共聚焦显微镜并定义强直到阶段性多巴胺活性的变化如何影响直接和间接通路神经元的活动 最后,我们将使用病毒介导的电路解剖来定义大脑中多巴胺依赖性感觉和注意力门控调节所需的最小网络元件。

项目成果

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