Functional dissection of thalamocortical interactions through genetically-defined TRN subnetworks
通过基因定义的 TRN 子网络对丘脑皮质相互作用进行功能剖析
基本信息
- 批准号:10198061
- 负责人:
- 金额:$ 70.84万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2019
- 资助国家:美国
- 起止时间:2019-08-15 至 2024-05-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AddressAnatomyAnimalsAreaArousalAttentionAttention deficit hyperactivity disorderBRAIN initiativeBehavioralBrainBrain regionCell NucleusCognitionComplementDataDiagnosticDiseaseDissectionElectrodesElectrophysiology (science)Enterobacteria phage P1 Cre recombinaseGene TargetingGenerationsGeneticIndividualKnowledgeMapsMediatingMethodsModalityMotorMusNeuronsOutputPatternPlayPopulationPositioning AttributeProcessPropertyRoleSchizophreniaSensorySensory PhysiologyShapesSignal TransductionSleepSourceSpecificityStructureStructure/Function NucleiSubgroupTestingThalamic NucleiThalamic structureTherapeuticThinkingThinnessTrainingTransgenic Miceanatomical tracingautism spectrum disordercell typedesigndesigner receptors exclusively activated by designer drugsexperimental studymemory consolidationmouse modelnoveloptogeneticsrabies viral tracingsensory discriminationsensory gatingsensory integrationsingle-cell RNA sequencingsleep regulationtooltranscriptomicstranslational study
项目摘要
PROJECT SUMMARY
The thalamic reticular nucleus (TRN), the major source of thalamic inhibition, plays essential roles in
sensory processing, arousal and cognition. Receiving inputs from cortical and subcortical regions, this
structure is strategically positioned to influence thalamo-cortical interactions. During quiescence, the TRN
participate in sleep rhythm generation, sleep stability and memory consolidation, while in active states, TRN
neurons contribute to sensory filtering underlying attention. Perturbed TRN function may underlie behavioral
deficits in disorders ranging from schizophrenia and autism to ADHD. Despite its importance, however, several
key challenges have limited our ability to determine exactly how TRN circuitry contributes to various brain
functions, a prerequisite for determining how it malfunctions in diseases and how its circuitry can be leveraged
for diagnostic and therapeutic purposes. This proposal aims to address this critical gap in knowledge by
capitalizing on a novel set of findings and tools that we generated. The TRN is a thin shell of GABAergic
neurons surrounding thalamic projection nuclei. Within the TRN, neurons that have distinct structural and
functional properties can be partially intermingled. This anatomical feature has been a major impediment for
functional studies, since selective targeting of TRN neurons that share structural and functional properties with
traditional methods is challenging. Using single cell RNAseq, we have recently discovered that TRN neurons
can be dissociated into two major subtypes with distinct transcriptomic profiles, anatomical localizations,
electrophysiological properties and thalamic connectivity. One group, located in the “core” region of the TRN
and can be marked by the expression of the Spp1 gene, targets first-order sensory thalamic nuclei, and the
other, located in the “shell” region of the TRN and marked by the expression of Ecel1 gene, targets higher-
order ones. We have generated transgenic mice expressing Cre recombinase in each of these two populations
individually. Here, we propose to use these new knowledge and genetic tools to answer fundamental questions
about TRN structure-function organization as well as the contribution of this brain region to sensory
processing, arousal and cognition.
项目概要
丘脑网状核 (TRN) 是丘脑抑制的主要来源,在
感觉处理、唤醒和认知。接收来自皮质和皮质下区域的输入。
TRN 结构的战略定位是影响丘脑皮质相互作用。
参与睡眠节律的产生、睡眠稳定性和记忆巩固,在活跃状态下,TRN
神经元有助于注意力的感觉过滤 扰动的 TRN 功能可能是行为的基础。
尽管它很重要,但从精神分裂症、自闭症到多动症等多种疾病中的缺陷。
关键挑战限制了我们准确确定 TRN 电路如何对不同大脑做出贡献的能力
功能,这是确定其在疾病中如何发生故障以及如何利用其电路的先决条件
该提案旨在通过以下方式解决这一关键的知识差距。
利用我们生成的一组新颖的发现和工具,TRN 是 GABAergic 的薄壳。
丘脑投射核周围的神经元 在 TRN 内,具有不同结构和特征的神经元。
功能特性可能部分混合,这种解剖学特征一直是主要障碍。
功能研究,因为选择性靶向与 TRN 神经元共享结构和功能特性的 TRN 神经元
传统方法具有挑战性,使用单细胞 RNAseq,我们最近发现 TRN 神经元。
可以分为两个主要亚型,具有不同的转录组特征、解剖定位、
一组位于 TRN 的“核心”区域。
可以通过 Spp1 基因的表达来标记,目标是一级感觉丘脑核,以及
另一个位于 TRN 的“壳”区域,以 Ecel1 基因的表达为标志,目标更高
我们已经在这两个群体中产生了表达 Cre 重组酶的转基因小鼠。
在这里,我们建议使用这些新知识和遗传工具来回答基本问题。
关于 TRN 结构功能组织以及该大脑区域对感觉的贡献
处理、唤醒和认知。
项目成果
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专著数量(0)
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