RP 1: Modeling Forelimb Motor Circuit Organization and Function

RP 1:前肢运动电路组织和功能建模

基本信息

项目摘要

Project Summary: Project 1 – Modeling Forelimb Motor Circuit Organization and Function This Research Project addresses the dynamics of motor circuits in the cervical spinal cord. Aims in this project will analyze how cervical spinal networks coordinate forelimb movement during rhythmic and non-rhythmic activity. The model will include neuronal elements (excitatory and inhibitory pre-motor neurons and antagonist pools of motor neurons), antagonist pairs of muscles, and mechanical components of the limb. Theoretical and computational techniques will be used to describe how these elements interact, including possible responses to descending brain commands, to generate forelimb activities such as isometric and isotonic movements. The first goal will be to compute how cervical spinal motor neurons fire in response to inputs (based on slice electrophysiology experiments, Projects 2 and 3), and how their firing is converted to muscle force (based on EMG recordings, Project 4). A second goal will be to analyze circuit configurations that achieve maximum control in order and predict new functional cell types that may be present in the spinal cord. Network models composed of motor and pre-motor neurons will then be constructed, defining the patterns of network firing and bursting of antagonistic motor pools, corresponding to elbow and wrist movements and static states. The model will be constrained by connectivity data (Project 2), and informed by theoretical analyses of optimal circuit configurations. Finally, a mechanical model of the limb will be connected to the neuronal model to generate a coherent picture of the transformation from descending input to the cervical spinal cord to limb movements. The dynamical responses of the model will be compared with the behavioral and in vivo electrophysiological data collected in Project 4. Overall, the theoretical analyses performed here, together with experimental investigations from Projects 2-4, will help inform general principles concerning how multiple neuronal types coordinate their response properties to achieve robust control of multiple dynamical variables.
项目摘要:项目 1 – 前肢运动电路组织和功能建模 该研究项目致力于研究颈脊髓运动回路的动力学。 将分析颈椎坐标网络如何在节律性和非节律性过程中前肢运动 该模型将包括神经元元件(兴奋性和抑制性前运动神经元和拮抗剂)。 运动神经元池)、拮抗肌对以及肢体的机械组件。 计算技术将用于描述这些元素如何相互作用,包括可能的响应 下行大脑命令,产生前肢活动,例如等长运动和等张运动。 第一个目标是计算颈脊髓运动神经元如何响应输入而放电(基于切片 电生理学实验,项目 2 和 3),以及它们的放电如何转化为肌肉力量(基于 EMG 记录,项目 4)的第二个目标是分析实现最大控制的电路配置。 以便预测脊髓网络模型中可能存在的新功能细胞类型。 然后将构建运动神经元和前运动神经元,定义网络放电和爆发的模式 对抗性运动池,对应于肘部和腕部运动以及静态。 受到连接数据(项目 2)的约束,并通过最佳电路配置的理论分析获得信息。 最后,肢体的机械模型将连接到神经模型以生成连贯的图片 从颈髓的下行输入到肢体运动的转变。 该模型的反应将与收集的行为和体内电生理数据进行比较 项目 4. 总体而言,此处进行的理论分析以及实验研究 项目 2-4 将有助于告知有关多种神经类型如何协调其反应的一般原则 属性来实现对多个动态变量的鲁棒控制。

项目成果

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