Neurobiology of the Circadian Clock

昼夜节律钟的神经生物学

基本信息

  • 批准号:
    10705049
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 32.16万
  • 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:
    2015-07-15 至 2024-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY A fundamental question in neuroscience is how changes in gene expression are translated into changes in neuronal physiology, and ultimately into changes in behavior. The brain’s 24-hour timing mechanism, or biological clock, is a system that is uniquely suited to the study of neural plasticity and the genes-to-behavior problem. The neural network that generates and drives circadian rhythms in physiology and behavior is located within the suprachiasmatic nuclei (SCN) of the hypothalamus. SCN neurons exhibit endogenous circadian rhythms in spontaneous spike frequency, even as single cells in isolation, and within these neurons is a defined network of “clock genes” that forms autoregulatory transcription/translation feedback loops (TTFLs) to generate near 24-hour rhythms. There are key gaps in our knowledge regarding the mechanisms of SCN entrainment and the pacemaker plasticity it induces. Unlike rhythms generation, real-time dynamic SCN molecular and neural network responses during entrainment have been previously un-observable, and thus knowledge is limited regarding the actual dynamic topologies of entrainment at those levels. We have developed and instituted novel methods enabling direct observation of SCN molecular and neural network entrainment topologies using an approach that combines ChrimsonR optogenetic manipulation of clock neuron electrical activity with PER2::LUC real- time reporting of clock gene activation (EX vivo CIrcadian Timing and Entrainment, EXCITE). EXCITE provides precise timing, duration and intensity of recurring input stimulation to the isolated SCN, and tracks SCN clock molecular rhythms at high temporal and spatial resolution for 3-5 weeks ex vivo. The isolated SCN in this system strikingly recapitulates canonical features of circadian clock entrainment in intact animals, including light-like phase responses with period after-effects, period matching and systematic phase angle differences to stimuli that deviate from 24 hours, and differential entrainment to photoperiods with a minimum tolerable night. We will use EXCITE to examine - (1) Molecular and Neural Network Topologies for SCN Entrainment and Plasticity, (2) SCN Neural Network Topology of Entrainment, and (3) Molecular Mechanisms of Photoperiod- Induced SCN Network Plasticity. Successful completion of these aims will provide novel insight into SCN entrainment and plasticity - how the SCN molecular and neural networks are modified by light input to result in behavioral plasticity. Defining the mechanisms by which the SCN encodes light history and photoperiod will open the way for manipulation of SCN neural and transcriptional networks to ameliorate circadian disorders.
项目摘要 神经科学中的一个基本问题是,基因表达的变化如何转化为变化 神经元生理,最终变成行为的变化。大脑的24小时计时机制或 生物钟,是一种独特的系统,适合于神经塑性的研究和行为基因 问题。产生和驱动生理和行为节奏的昼夜节律的神经网络是 位于下丘脑的核(SCN)内。 SCN神经元暴露于内源性 自发峰值频率中的昼夜节律,即使是孤立的单个细胞,并且在这些神经元内是 形成自动调节转录/翻译反馈回路(TTFLS)的“时钟基因”的定义网络 产生接近24小时的节奏。 关于SCN入口机制和起搏器的机制,我们的知识有关键的差距 可塑性会影响。与节奏生成不同,实时动态SCN分子和神经网络 以前,在盛立过程中的反应是不可观察的,因此知识受到限制 在这些级别上的实际动态拓扑。我们已经开发并建立了新颖的方法 使用方法可以直接观察SCN分子和神经网络入口拓扑 结合了Chrimsonr对时钟神经元电活动的光遗传学操纵与PER2 :: LUC REAL- 时钟基因激活的时间报告(离体昼夜节律的时间和夹带,激发)。激励提供 对孤立的SCN的重复输入刺激的精确时序,持续时间和强度,并跟踪SCN时钟 在高临时分辨率和空间分辨率下进行3-5周的分子节律。其中孤立的SCN 系统概括了完整动物的昼夜节律入口的规范特征,包括 灯样期反应具有周期后效应,周期匹配和系统的相位角度差异 从24小时偏离24小时的刺激,并具有最低耐受夜晚的光周期入口。 我们将使用兴奋来检查 - (1)SCN夹带的分子和神经网络拓扑 可塑性,(2)SCN神经网络夹带的神经网络拓扑,(3)光周期的分子机制 诱导SCN网络可塑性。这些目标的成功完成将为SCN提供新颖的见解 盛装和可塑性 - 如何通过光输入来修改SCN分子和神经网络以导致 行为可塑性。定义SCN编码光历史和光周期的机制将 为操纵SCN神经和转录网络的操纵开辟道路,以改善昼夜节律疾病。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

DOUGLAS G MCMAHON其他文献

DOUGLAS G MCMAHON的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('DOUGLAS G MCMAHON', 18)}}的其他基金

Photoperiodic Programming of Serotonin Neurons
血清素神经元的光周期编程
  • 批准号:
    10399697
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 32.16万
  • 项目类别:
Photoperiodic Programming of Serotonin Neurons
血清素神经元的光周期编程
  • 批准号:
    9175788
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 32.16万
  • 项目类别:
Photoperiodic Programming of Serotonin Neurons
血清素神经元的光周期编程
  • 批准号:
    9922989
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 32.16万
  • 项目类别:
Neurobiology of the Circadian Clock
昼夜节律钟的神经生物学
  • 批准号:
    10446034
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 32.16万
  • 项目类别:
Neurobiology of the Circadian Clock
昼夜节律钟的神经生物学
  • 批准号:
    10796150
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 32.16万
  • 项目类别:
Multiphoton Imaging and Electrophysiology Workstation
多光子成像和电生理学工作站
  • 批准号:
    8447908
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 32.16万
  • 项目类别:
Project 6 Interactions of Serotonin and Circadian Signaling Networks
项目 6 血清素和昼夜节律信号网络的相互作用
  • 批准号:
    8134928
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 32.16万
  • 项目类别:
Project 6 Interactions of Serotonin and Circadian Signaling Networks
项目 6 血清素和昼夜节律信号网络的相互作用
  • 批准号:
    7677523
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    $ 32.16万
  • 项目类别:
Project 6 Interactions of Serotonin and Circadian Signaling Networks
项目 6 血清素和昼夜节律信号网络的相互作用
  • 批准号:
    7305763
  • 财政年份:
    2007
  • 资助金额:
    $ 32.16万
  • 项目类别:
Circadian Organization of the Retina
视网膜的昼夜节律组织
  • 批准号:
    8048065
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 32.16万
  • 项目类别:

相似国自然基金

来源和老化过程对大气棕碳光吸收特性及环境气候效应影响的模型研究
  • 批准号:
    42377093
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目
内源DOM介导下微塑料的老化过程及对植物的影响机制
  • 批准号:
    42377233
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49 万元
  • 项目类别:
    面上项目
老化过程对沙尘辐射效应和反馈机制的影响研究
  • 批准号:
    42375107
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
生物炭原位修复底泥PAHs的老化特征与影响机制
  • 批准号:
    42307107
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
河口潮滩中轮胎磨损颗粒的光老化特征及对沉积物氮素转化的影响与机制
  • 批准号:
    42307479
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    30 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Circadian Control of Brain-peripheral Immune Response After Stroke
中风后大脑周围免疫反应的昼夜节律控制
  • 批准号:
    10733910
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 32.16万
  • 项目类别:
Targeting smooth muscle cell BMAL1 as a new therapeutic strategy against restenosis
靶向平滑肌细胞 BMAL1 作为抗再狭窄的新治疗策略
  • 批准号:
    10561398
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 32.16万
  • 项目类别:
Chromatin connects metabolism to circadian gene regulation in the aging eye
染色质将新陈代谢与衰老眼睛的昼夜节律基因调控联系起来
  • 批准号:
    10585177
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 32.16万
  • 项目类别:
Sleep abnormalities in Down Syndrome-related Alzheimer's disease
唐氏综合症相关阿尔茨海默病的睡眠异常
  • 批准号:
    10658057
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 32.16万
  • 项目类别:
Disrupted Circadian Regulation of Cell Migration at CNS-Immune Interfaces in Aging and Alzheimer's Disease
衰老和阿尔茨海默病中中枢神经系统免疫界面细胞迁移的昼夜节律调节被破坏
  • 批准号:
    10515951
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 32.16万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了