Midbrain pathways for visual hypersensitivity in neurofibromatosis type 1
1 型神经纤维瘤病视觉超敏反应的中脑通路
基本信息
- 批准号:10733781
- 负责人:
- 金额:$ 40.97万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2023
- 资助国家:美国
- 起止时间:2023-07-15 至 2028-05-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AccelerationAddressAffectAttentionAttention deficit hyperactivity disorderAttentional deficitAxonBehavioralBrainBrain regionCalciumCognitive deficitsCorpus striatum structureCuesDataDependenceDiseaseDopamineElectrophysiology (science)Executive DysfunctionExhibitsFRAP1 geneFiberFunctional disorderGlutamatesGuanosine TriphosphateHeterozygoteHydrolysisHyperactivityHypersensitivityImageImpulsivityIn SituIn VitroIncidenceIndividualInterventionKnock-in MouseKnock-outKnockout MiceKnowledgeLanguage DelaysLightMAPK1 geneMEKsMeasuresMidbrain structureMitogen-Activated Protein KinasesModelingMusMutationNF1 geneNeurobehavioral ManifestationsNeurobiologyNeurofibromatosesNeurofibromatosis 1NeuronsNoonan SyndromeNucleus AccumbensOpticsPIK3CG genePathway interactionsPatientsPhenotypePhosphotransferasesPhotometryPreparationProteinsProto-Oncogene Proteins c-aktPublicationsRAS inhibitionRas/RafResearch ProposalsRetinaRetinal Ganglion CellsRoleShelter facilitySignal TransductionSpeech DelayStimulusSymptomsTestingTransgenic MiceUp-RegulationVentral Tegmental AreaVisualVisual PathwaysVisuospatialautisticautosomebehavioral responsecalcium indicatorconditional knockoutdefined contributiondopaminergic neuronexecutive functionexperimental studygain of functiongain of function mutationin vivointerdisciplinary approachmotivated behaviormouse modelmutant mouse modelnoveloptogeneticspatch clampresponseretinotectalsensorsuperior colliculus Corpora quadrigeminatherapeutic targettumorvisual informationvisual processingvisual stimulus
项目摘要
PROJECT SUMMARY/ABSTRACT
Neurofibromatosis type 1 (NF1) is an autosomal dominant disorder affecting 1 in 3500 individuals worldwide
due to inactivating mutations in the NF1 gene. Cognitive symptoms in NF1 include impaired executive
functioning, autistic features, speech and language delays, attention deficits, hyperactivity, and impulsivity.
Disease manifestations are due to reduced expression of functional neurofibromin, the protein product of NF1
that inhibits Ras-MAPK (Ras-Raf-MEK-ERK) signaling cascades by accelerating Ras-GTP hydrolysis. Using a
heterozygous knockout (Nf1+/-) mouse model of NF1, we previously discovered that Nf1 haploinsufficiency
causes hypersensitivity to salient visual stimuli, such as a looming disc that promotes rapid escape to an
available shelter by simulating predator approach from above. These phenotypes are likely controlled by the
superior colliculus (SC), which receives direct visual input from retinal ganglion cells (RGCs) and coordinates
behavioral responses to looming visual threats. Recently, it has been shown that cultured Nf1+/- RGCs are
more excitable in vitro. These results raise the possibility that Nf1 haploinsufficiency enhances the sensitivity of
SC-projecting RGCs to light; however, no study to date has examined RGC firing in an intact Nf1+/- retina or
recorded neuronal responses in the superior colliculus in Nf1+/- mice. In this proposal we will test the
hypothesis that a MAPK-dependent increase in the sensitivity of Nf1+/- RGCs to light produces visual
hypersensitivity phenotypes via the downstream superior colliculus. In Aim 1, we will directly measure RGC
responses to visual stimuli ex vivo and in vivo in NF1 model mice. In Aim 2, we will use calcium imaging and
optogenetics to define the contribution of ventral SC glutamatergic neurons to phenotypic expression. Finally,
in Specific Aim 3, we will test the role of activated MAPK signaling in NF1-associated phenotypes by
determining if visual hypersensitivity is recapitulated in a novel knock-in mouse model of Noonan syndrome. If
successful, these experiments will identify a new role for retinotectal visual processing circuits in NF1 and may
paradigmatically shift how attentional and visuospatial deficits are conceptualized in this disease.
项目概要/摘要
1 型神经纤维瘤病 (NF1) 是一种常染色体显性遗传疾病,全世界每 3500 人中就有 1 人受到影响
由于 NF1 基因失活突变。 NF1 的认知症状包括执行能力受损
功能、自闭症特征、言语和语言发育迟缓、注意力缺陷、多动和冲动。
疾病表现是由于功能性神经纤维蛋白(NF1 的蛋白质产物)表达减少所致
通过加速 Ras-GTP 水解来抑制 Ras-MAPK (Ras-Raf-MEK-ERK) 信号级联反应。使用
NF1杂合敲除(Nf1+/-)小鼠模型,我们之前发现Nf1单倍体不足
引起对显着视觉刺激的过敏,例如隐现的椎间盘,促进快速逃逸
通过模拟捕食者从上方接近来提供可用的庇护所。这些表型可能是由
上丘 (SC),接收来自视网膜神经节细胞 (RGC) 的直接视觉输入和坐标
对迫在眉睫的视觉威胁的行为反应。最近,研究表明培养的 Nf1+/- RGCs
体外更兴奋。这些结果提出了 Nf1 单倍体不足增强敏感性的可能性
SC-将 RGC 投射到光上;然而,迄今为止还没有研究检查完整的 Nf1+/- 视网膜或
记录 Nf1+/- 小鼠上丘的神经元反应。在本提案中,我们将测试
假设 Nf1+/- RGC 对光的敏感性依赖于 MAPK 增加,从而产生视觉
通过下游上丘的超敏反应表型。在目标 1 中,我们将直接测量 RGC
NF1 模型小鼠对离体和体内视觉刺激的反应。在目标 2 中,我们将使用钙成像和
光遗传学来定义腹侧 SC 谷氨酸能神经元对表型表达的贡献。最后,
在具体目标 3 中,我们将测试激活的 MAPK 信号在 NF1 相关表型中的作用:
确定视觉超敏反应是否在努南综合征的新型敲入小鼠模型中重现。如果
如果成功的话,这些实验将确定视网膜顶盖视觉处理回路在 NF1 中的新作用,并可能
范式改变了这种疾病中注意力和视觉空间缺陷的概念。
项目成果
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