Neural coding of leg proprioception

腿部本体感觉的神经编码

基本信息

  • 批准号:
    10624896
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 38.55万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-06-01 至 2027-05-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary Proprioception, the sense of self-movement and body position, is critical for the effective control of motor behavior. Humans lacking proprioceptive feedback, such as patients with peripheral nerve damage, are unable to maintain limb posture or coordinate fine-scale movements of the arms and legs. But despite the importance of proprioception to the control of movement in all animals, little is known about the neural computations that underlie limb proprioception in any animal. This gap is due to two basic challenges: (1) identifying specific neuronal-cell types that detect and process proprioceptive signals, and (2) recording neural activity from proprioceptive circuits during natural limb movements. Here, we propose to overcome these challenges by investigating the neural coding of leg proprioception in a genetic model organism: the fruit fly, Drosophila. We have developed new methods to record and manipulate the activity of genetically- identified neurons in proprioceptive circuits of behaving flies. We will first determine the functional role of distinct proprioceptor subtypes in controlling limb posture and movement during walking (Aim 1). We will then compare how proprioceptive signals are encoded during passive and active limb movements (Aim 2), and trace down the circuit mechanisms that underlie state-dependent proprioceptive coding (Aim 3). Altogether, these studies will elucidate basic mechanisms of proprioceptive neural processing that have not possible to investigate in other systems. Although there are morphological differences between flies and humans, the basic building blocks of invertebrate and vertebrate somatosensory systems share a striking evolutionary conservation. These similarities suggest that the general principles discovered in circuits of the fruit fly will be highly relevant to somatosensory processing in other animals. A deeper understanding of proprioception has the potential to transform the way in which we treat somatosensory disorders.
项目概要 本体感觉,即自我运动和身体位置的感觉,对于有效控制至关重要 的运动行为。缺乏本体感觉反馈的人类,例如周围神经障碍患者 神经损伤,无法维持肢体姿势或协调肢体的精细运动 手臂和腿。但是,尽管本体感觉对于所有运动的控制都很重要 对于动物来说,我们对任何动物肢体本体感觉背后的神经计算知之甚少。 动物。这一差距是由于两个基本挑战造成的:(1)识别特定的神经元细胞类型 检测和处理本体感受信号,以及(2)记录本体感受的神经活动 自然肢体运动期间的电路。在此,我们建议通过以下方式克服这些挑战: 研究遗传模型生物体中腿部本体感觉的神经编码:果蝇, 果蝇。我们已经开发出新的方法来记录和操纵基因的活动—— 识别出行为苍蝇本体感觉回路中的神经元。我们将首先确定 不同本体感受器亚型在控制肢体姿势和运动中的功能作用 步行期间(目标 1)。然后我们将比较本体感觉信号在 被动和主动肢体运动(目标 2),并追踪其背后的电路机制 状态依赖的本体感受编码(目标 3)。总而言之,这些研究将阐明基本的 本体感觉神经处理机制不可能在其他研究中进行研究 系统。尽管果蝇和人类之间存在形态差异,但基本的 无脊椎动物和脊椎动物体感系统的构建模块有一个惊人的共同点 进化保护。这些相似之处表明,中发现的一般原则 果蝇的回路与其他动物的体感处理高度相关。一个 对本体感觉的更深入理解有可能改变我们治疗的方式 体感障碍。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Proprioception.
本体感觉。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2018-03-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Tuthill, John C;Azim, Eiman
  • 通讯作者:
    Azim, Eiman
Dense neuronal reconstruction through X-ray holographic nano-tomography.
通过 X 射线全息纳米断层扫描进行密集神经元重建。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2020-12
  • 期刊:
  • 影响因子:
    25
  • 作者:
    Kuan, Aaron T;Phelps, Jasper S;Thomas, Logan A;Nguyen, Tri M;Han, Julie;Chen, Chiao;Azevedo, Anthony W;Tuthill, John C;Funke, Jan;Cloetens, Peter;Pacureanu, Alexandra;Lee, Wei
  • 通讯作者:
    Lee, Wei
Human Fly ChArUco Spherical Treadmill Cameras ChArUco board Cameras Human A C D Tethered Fly Cameras Mouse Cameras B Mouse Food pellet Right Left
Human Fly ChArUco 球形跑步机摄像头 ChArUco 板式摄像头 Human A C D 系留苍蝇摄像头 鼠标摄像头 B 鼠标 食物颗粒 右 左
  • DOI:
  • 发表时间:
    2024-09-14
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    K. L. Rupp;Eiman Azim;Bingni W. Brunton;John C. Tuthill
  • 通讯作者:
    John C. Tuthill
Neural Coding of Leg Proprioception in Drosophila.
果蝇腿部本体感觉的神经编码。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2018-11-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    16.2
  • 作者:
    Mamiya, Akira;Gurung, Pralaksha;Tuthill, John C
  • 通讯作者:
    Tuthill, John C
A leg to stand on: computational models of proprioception.
一条腿可以站立:本体感觉的计算模型。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Dallmann, Chris J;Karashchuk, Pierre;Brunton, Bingni W;Tuthill, John C
  • 通讯作者:
    Tuthill, John C
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