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
- 批准号:10011918
- 负责人:
- 金额:$ 28.14万
- 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:2019-09-15 至 2024-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AddressAffectArchitectureBehaviorBehavioralBrainCervicalCervical spinal cord structureComputational TechniqueComputer AnalysisCoupledDataElbowElectrophysiology (science)ElementsExtensorFire - disastersFlexorForelimbFreedomFutureGoalsHodgkin-Huxley modelInterneuronsInvestigationIsometric ExerciseIsotonic ExerciseJointsKineticsLimb structureMeasurementMeasuresMechanicsModelingMolecularMotorMotor ActivityMotor NeuronsMotor outputMovementMusMuscleNeuromechanicsNeuronsOutputPatternPeriodicityPositioning AttributePropertyPsychological TechniquesPublic DomainsResearch Project GrantsSignal TransductionSliceSource CodeSpinalSpinal CordTestingTimeWorkWristbasecell typecentral pattern generatordata sharing networksexcitatory neuronexperimental analysisexperimental studyin vivoinhibitory neuronjoint mobilizationkinematicslimb movementmotor behaviornetwork modelsneural circuitneuronal circuitryrecruitrepositoryresponsesimulation
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 - 建模前肢电机电路组织和功能
该研究项目涉及颈脊髓中运动电路的动力学。目标在这个项目中
将分析宫颈脊柱网络如何在节奏和非节律期间的前肢运动
活动。该模型将包括神经元元素(兴奋性和抑制性运动前神经元和拮抗剂
运动神经元的池),肌肉的拮抗剂对和肢体的机械成分。理论和
计算技术将用于描述这些元素如何相互作用,包括对
下降大脑命令,生成前肢活动,例如等距和等渗运动。
第一个目标是计算颈椎运动神经元如何响应输入(基于切片)
电生理实验,项目2和3),以及如何将其发射转换为肌肉力(基于
EMG录音,项目4)。第二个目标是分析实现最大控制的电路配置
按顺序和预测脊髓中可能存在的新功能细胞类型。网络模型组成
然后将构建电动机和运动前神经元的电动神经元,定义网络射击和爆发的模式
拮抗运动池,对应于肘部和腕部运动以及静态状态。该模型将是
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告知。
最后,肢体的机械模型将连接到神经元模型,以生成连贯的图像
从降落输入到颈脊髓到肢体运动的转变。动力学
该模型的响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,这里进行的理论分析以及来自
项目2-4,将有助于告知有关多种神经元类型如何协调其响应的一般原则
属性以实现对多个动态变量的强大控制。
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)
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