Dopaminergic regulation of dendritic spine function and plasticity in prefrontal cortex

前额皮质树突棘功能和可塑性的多巴胺能调节

基本信息

  • 批准号:
    10613916
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 6.95万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-05-01 至 2025-04-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary/Abstract Perturbation of spine function or development produces profound behavioral and cognitive dysfunction and remains a critical component to neurodevelopmental and neurodegenerative synaptopathies such as schizophrenia. While dendritic spines mediate glutamatergic signaling, recent evidence suggests that dopamine modulates dendritic spine plasticity in in vitro reduced model systems. The central goal of this project is to identify the role of dopamine on dendritic spine plasticity in vivo. My main hypothesis is that local dopaminergic signaling mediates the emergence, function, and pruning of dendritic spines. In Aim-1 I will use holographic imaging of functional responses of dendritic spines to synaptic inputs in vivo. In Aim-2, I will use holographic optogenetic stimulation of dopaminergic neuron terminals and caged dopamine to investigate the control of dendritic spine voltage dynamics via dopaminergic signaling. Finally, in Aim-3 I will perform experiments using both glutamate and dopaminergic signaling to study their roles in dendritic spine dynamics in mouse models of schizophrenia. I will use voltage imaging with a novel genetically encoded voltage indicator targeted to dendritic spines (spASAP). To measure the structural (morphological differences) and functional (voltage fluctuation) responses of spines, I will perform these aims in layer 5 of prelimbic area of mouse prefrontal cortex, an area where dopaminergic neurons project and implicated in schizophrenia, as well one that exhibits dysregulation of spine number and morphology distribution but without significant functional characterization. My proposed studies will greatly expand the understanding how relationships to voltage fluctuations are altered by key mechanisms related to dopaminergic modulation of dendritic spine plasticity, and how dendritic spine plasticity are dysregulated in diseases such as schizophrenia.
项目概要/摘要 脊柱功能或发育的扰动会产生严重的行为和认知功能障碍, 仍然是神经发育和神经退行性突触病的关键组成部分,例如 精神分裂症。虽然树突棘介导谷氨酸信号传导,但最近的证据表明多巴胺 在体外简化模型系统中调节树突棘可塑性。该项目的中心目标是确定 多巴胺对体内树突棘可塑性的作用。我的主要假设是局部多巴胺能信号传导 介导树突棘的出现、功能和修剪。在 Aim-1 中,我将使用全息成像 树突棘对体内突触输入的功能反应。在Aim-2中,我将使用全息光遗传学 刺激多巴胺能神经元末梢和笼状多巴胺以研究树突棘的控制 通过多巴胺能信号传导的电压动态。最后,在 Aim-3 中,我将使用谷氨酸进行实验 和多巴胺能信号传导,以研究它们在精神分裂症小鼠模型的树突棘动力学中的作用。我 将使用电压成像和针对树突棘的新型基因编码电压指示器(spASAP)。 为了测量脊柱的结构(形态差异)和功能(电压波动)反应,我 将在小鼠前额皮质前边缘区域的第 5 层执行这些目标,该区域是多巴胺能区域 神经元投射并与精神分裂症有关,以及表现出脊柱数量和神经失调的神经元 形态分布但没有显着的功能表征。我提出的研究将极大地 扩大对与电压波动的关系如何通过相关关键机制进行改变的理解 树突棘可塑性的多巴胺能调节,以及树突棘可塑性如何失调 精神分裂症等疾病。

项目成果

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