Cellular mechanisms of hippocampal network neuroplasticity generated by brain stimulation

脑刺激产生海马网络神经可塑性的细胞机制

基本信息

  • 批准号:
    10247773
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 136.68万
  • 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:
    2019-09-30 至 2024-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Summary/Abstract The distributed brain network of the hippocampus supports memory and related cognitive abilities. Disruptions of this network occur in many neurological disorders such as epilepsy, brain injury, and neurodegenerative disease. Brain stimulation targeting the human hippocampal network can produce long-lasting improvements of memory ability, with corresponding increases in brain-activity markers of network function. However, mechanisms for this beneficial network-level neuroplasticity caused by brain stimulation remain unknown. Mechanistic knowledge is essential to optimize how and where to stimulate the hippocampal network in order to maximize the resulting memory benefits. This project will investigate the cellular mechanisms for the effects of brain stimulation on the hippocampal network. We will capitalize on the property that activity of regions of the hippocampal network synchronize in the theta frequency band (5-8Hz) to test for mechanistic homology in the effects of stimulation on human versus rodent hippocampal networks. In humans undergoing neurosurgery for intractable epilepsy and in awake, behaving rodents, we predict that electrical stimulation will have greater effects on hippocampal network function when it is delivered with increasing levels of synchronization to the ongoing hippocampal theta activity rhythm. Thus, we will test whether the effects of manipulating the synchrony between brain stimulation and hippocampal theta activity are comparable in humans and rodents. The effects of stimulation will be assessed using measures of hippocampal network functional connectivity and paired-associate memory performance that can be performed similarly in both species. We will then conduct in vitro electrophysiology experiments in rodent brain slices obtained after stimulation in order to identify cellular mechanisms for the effects of stimulation. We predict that stimulation parameters that increase hippocampal network function will increase cellular excitability, as measured via the postburst afterhyperpolarization, of dorsal hippocampal CA1 pyramidal neurons. Viral manipulation of CREB expression, which is necessary for changes in excitability, will be used to causally test the role of dorsal hippocampal CA1 excitability in the effects of stimulation on hippocampal network function. These research objectives are in close alignment with the focus of RFA-NS-18-018 on establishing cellular mechanisms for the effects of brain stimulation on neuronal circuits. Findings will uniquely uncover cellular mechanisms by which brain stimulation beneficially impacts distributed brain networks and corresponding cognitive abilities. These mechanistic insights could propel brain-stimulation treatments for memory impairments caused by disruption of the hippocampal network.
项目摘要/摘要 海马的分布式大脑网络支持记忆和相关的认知能力。干扰 该网络发生在许多神经系统疾病中,例如癫痫,脑损伤和神经退行性。 疾病。针对人海马网络的大脑刺激可以产生持久的改善 内存能力,随着网络功能的脑活动标记的相应增加。然而, 由大脑刺激引起的这种有益网络级神经可塑性的机制尚不清楚。 机械知识对于优化如何以及在何处刺激海马网络至关重要 为了最大程度地利用产生的内存优势。该项目将研究效果的细胞机制 海马网络上的大脑刺激。我们将利用该财产 海马网络在theta频带(5-8Hz)中同步,以测试机械同源性中的同源性 刺激对人与啮齿动物海马网络的影响。在人类接受神经外科手术中 顽固的癫痫和清醒,表现啮齿动物,我们预测电刺激将具有更大的 当海马网络功能随着同步水平的增加而对海马网络功能的影响 正在进行的海马theta活性节奏。因此,我们将测试是否操纵 在人类和啮齿动物中,大脑刺激和海马theta活性之间的同步是可比的。 刺激的效果将使用海马网络功能连通性和 在这两个物种中都可以相似地执行配对的记忆性能。然后我们将进行 刺激后获得的啮齿动物脑切片中的体外电生理实验,以鉴定细胞 刺激作用的机制。我们预测会增加海马的刺激参数 网络功能将增加细胞兴奋性,如通过后爆发后极过过时的, 背部海马CA1锥体神经元。 CREB表达的病毒操纵是必要的 兴奋性的变化将用于因果测试背部海马CA1兴奋性在 刺激对海马网络功能的影响。这些研究目标与 RFA-NS-18-018的重点是建立脑刺激影响的细胞机制 神经元电路。发现将独特地发现细胞机制,通过这些机制,大脑刺激有益地刺激 影响分布式大脑网络和相应的认知能力。这些机械洞察力可能 推动脑刺激治疗因海马网络破坏引起的记忆障碍。

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 }}

JOHN F DISTERHOFT其他文献

JOHN F DISTERHOFT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('JOHN F DISTERHOFT', 18)}}的其他基金

Mechanisms of hippocampal network-targeted stimulation to rescue memory impairment due to Alzheimer's disease
海马网络靶向刺激挽救阿尔茨海默氏病记忆障碍的机制
  • 批准号:
    10294112
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 136.68万
  • 项目类别:
Cellular mechanisms of hippocampal network neuroplasticity generated by brain stimulation
脑刺激产生海马网络神经可塑性的细胞机制
  • 批准号:
    10025187
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 136.68万
  • 项目类别:
Cellular mechanisms of hippocampal network neuroplasticity generated by brain stimulation
脑刺激产生海马网络神经可塑性的细胞机制
  • 批准号:
    10688285
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 136.68万
  • 项目类别:
Cellular mechanisms of hippocampal network neuroplasticity generated by brain stimulation
脑刺激产生海马网络神经可塑性的细胞机制
  • 批准号:
    10472719
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 136.68万
  • 项目类别:
Northwestern University Postbaccalaureate Research Education Program
西北大学学士后研究教育计划
  • 批准号:
    10621170
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 136.68万
  • 项目类别:
Northwestern University Interdepartmental Neuroscience Postbaccalaureate Research Education Program
西北大学跨系神经科学学士后研究教育计划
  • 批准号:
    10152609
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 136.68万
  • 项目类别:
Northwestern University Interdepartmental Neuroscience Postbaccalaureate Research Education Program
西北大学跨系神经科学学士后研究教育计划
  • 批准号:
    9923702
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 136.68万
  • 项目类别:
Synaptic substrates of age-dependent memory deficits
年龄依赖性记忆缺陷的突触基质
  • 批准号:
    9285190
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 136.68万
  • 项目类别:
Synaptic substrates of age-dependent memory deficits
年龄依赖性记忆缺陷的突触基质
  • 批准号:
    9031276
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 136.68万
  • 项目类别:
Mechanisms of Aging and Dementia Training Program
衰老与痴呆机制培训计划
  • 批准号:
    6453419
  • 财政年份:
    2002
  • 资助金额:
    $ 136.68万
  • 项目类别:

相似国自然基金

FUNDC1依赖的神经元线粒体自噬对脓毒症相关性脑病焦亡作用的影响及其干预效果研究
  • 批准号:
    81901935
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    21.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
XBP1/O-GlcNAcylation轴对心脏骤停复苏后脑损伤的影响
  • 批准号:
    81901933
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
调控AMIGO3对惊厥持续状态后未成熟脑海马异常神经环路的影响及其机制研究
  • 批准号:
    81901260
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    20.5 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
靶向诱导USP18基因甲基化对脑功能的影响及其在小儿脑性瘫痪发病中的意义
  • 批准号:
    81872706
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    55.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
新生儿缺血缺氧性脑病中sortilin经调控PGRN影响神经元内质网应激的机制研究
  • 批准号:
    81801506
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    21.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Mitochondrial Calcium and Neuronal Health
线粒体钙和神经元健康
  • 批准号:
    10638869
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 136.68万
  • 项目类别:
Using Natural Mouse Movement to Establish a Developmental "Biomarker" for Corticospinal Damage
利用自然小鼠运动建立皮质脊髓损伤的发育“生物标志物”
  • 批准号:
    10667807
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 136.68万
  • 项目类别:
The Role of 17β-Estradiol in Delirium
17β-雌二醇在谵妄中的作用
  • 批准号:
    10667233
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 136.68万
  • 项目类别:
Neuromodulation for impulsivity and suicidality in Veterans with mildtraumatic brain injury and common co-occurring mental health conditions
神经调节对患有轻度脑损伤和常见并发心理健康状况的退伍军人的冲动和自杀倾向
  • 批准号:
    10640567
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 136.68万
  • 项目类别:
Expert curation of sequence variants in the proximal urea cycle genes
近端尿素循环基因序列变异的专家管理
  • 批准号:
    10630560
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 136.68万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了