The Role of Striatal Neurovascular Coupling in Learning
纹状体神经血管耦合在学习中的作用
基本信息
- 批准号:10732867
- 负责人:
- 金额:$ 43.19万
- 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:2023-06-01 至 2025-05-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AddressAffectAlzheimer&aposs DiseaseAuditoryAwarenessBasal GangliaBehaviorBehavioralBehavioral ParadigmBlood Flow VelocityBlood VesselsBlood flowBrainCognitionCorpus striatum structureCouplingCuesDataDiameterDiscriminationDiseaseDorsalElectric StimulationEnvironmentFoundationsFrequenciesFutureHistologicHyperemiaImpairmentKnowledgeLaboratoriesLearningLinkLymphaticLymphocyteMediatingMethodsMicroscopeMonitorMotor outputMusNeurogliaNeuronsNitric OxidePathologicPerceptual learningPhysiologicalPilot ProjectsPlayPopulationProcessPsychological reinforcementResearchRodentRoleSensoryShapesSpecificityTailTestingThalamic structureTrainingVascular SystemWorkanalytical methodcell typecerebral microvasculaturecerebrovascularcognitive functionexperimental studygenetic manipulationimaging modalityin vivo imaginginsightlearning progressionneurovascular couplingneurovascular unitpharmacologicsensory input
项目摘要
Many sensory-guided behaviors are acquired through learning. Previous works indicated that the
tail striatum, a caudal portion of the dorsal striatum, sits at the vital interface linking sensory inputs
to motor outputs, and striatal plasticity plays an essential role in various types of reinforcement
learning. Despite the accumulated understanding in neuronal activities, little is known how
learning reshapes the striatal local network, including glial, lymphatic, and microvascular system,
to support the establishment of associations between sensory inputs and motor outputs.
Neurovascular coupling, the coupling of neuronal activity and microvascular dynamics, has been
implicated in various physiological and pathological conditions. However, it remains largely
unknown how behaviors such as a learning process, would modulate the dynamics of
neurovascular coupling and in turn impact the learning process. Furthermore, due to limited
methods, neurovascular coupling in subcortical regions (e.g., striatum) remains largely elusive.
This study will use the newly established in vivo imaging methods, to explore the role of striatal
neurovascular coupling in sensory perceptual learning.
Aim 1 will determine the role of striatal functional neurovascular coupling in the perceptual
learning. Neurovascular coupling will be temporally and reversibly blocked in the tail striatum
during learning via manipulating nitric oxide, an essential vasoactive substance that mediates
interactions between neurons and blood vessels. The dynamics of blood flow and neuronal
activity will be monitored to validate the decoupling effects by nitric oxide manipulation, and
assess its impact on task learning.
Aim 2 will determine the dynamics of functional neurovascular coupling in the tail striatum during
perceptual learning. First the dynamics of striatal neurovascular coupling during the learning
process will be examined, and then the neuronal population(s) that mediates this change will be
determined.
许多感官引导的行为是通过学习获得的。之前的作品表明
尾部纹状体是背侧纹状体的尾部部分,位于连接感觉输入的重要接口处
到运动输出,纹状体可塑性在各种类型的强化中起着至关重要的作用
学习。尽管人们对神经元活动的了解不断积累,但仍知之甚少。
学习重塑纹状体局部网络,包括神经胶质、淋巴和微血管系统,
支持建立感觉输入和运动输出之间的关联。
神经血管耦合,即神经元活动和微血管动力学的耦合,已被
与各种生理和病理条件有关。然而,它在很大程度上仍然
未知诸如学习过程之类的行为将如何调节动态
神经血管耦合进而影响学习过程。此外,由于条件有限
方法中,皮层下区域(例如纹状体)的神经血管耦合仍然很大程度上难以捉摸。
本研究将利用新建立的体内成像方法,探讨纹状体的作用
感觉知觉学习中的神经血管耦合。
目标 1 将确定纹状体功能性神经血管耦合在知觉中的作用
学习。尾部纹状体中的神经血管耦合将被暂时且可逆地阻断
在学习过程中,通过操纵一氧化氮,一种重要的血管活性物质,介导
神经元和血管之间的相互作用。血流和神经元的动力学
将监测活性以验证一氧化氮操纵的解耦效果,以及
评估其对任务学习的影响。
目标 2 将确定尾部纹状体功能性神经血管耦合的动态
感性学习。首先是学习过程中纹状体神经血管耦合的动态
将检查过程,然后介导此变化的神经元群体将被
决定。
项目成果
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