初级视觉皮层中单个神经元的功能特征与信息传导模式的关系

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31871089
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    59.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0913.神经科学与心理学研究的新技术和新范式
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Long-range connection dictates how information flows between brain areas. Correlating the information and the information transfer pathway is essential to understand how the neuronal network structure determines the brain function. As neighboring neurons within the same brain area often exhibit broad heterogeneity in both projection patterns and function properties, information can be distributed in different ways when it flows through an identified circuit structure. We have mapped the basic logic of information transfer in mouse primary visual cortex by high-throughput single-cell anatomy methods. We confirm the existence of dedicated neurons innervating single cortical areas, we find these are the minority, and instead most V1 neurons broadcast information to multiple cortical targets. The projection of broadcasting neurons can be either random or organized. However, the type of information distributed via each projection model was largely unknown. At the meanwhile, the output information of a neuron is determined by its inputs, but we know very little about the relationship of input and output network structure of individual neurons. Here, we will selectively label V1 neurons with specific functional properties, and reconstruct its axonal structure and its input neuronal population in a whole-brain 3D model. This will enable us to uncover how the sophisticate computation is carried out in our brain network.
长程连接是信息在大脑中流动分配、被逐级处理的通道。确定信息流动的通道和通道中传递的信息关联性,是了解神经环路结构与功能的关系的基础。神经元功能特性和长程连接模式存在个体差异,已知的长程连接中可能存在多种信息分流规律。我们的前期工作证实了在小鼠的初级视觉皮层的2/3层细胞中,共同存在这“一对一”和“一对多”的投射模式,后者和同时包含了“随机性一对多”和“有序性一对多”的模式。但是,这样的信息分流模式分别对应分流哪中类型的视觉信息却并不清楚。同时一个神经元的输出的信息是由其输入信息决定的,但是关于一个神经元的输入网络和输出网络的关系我们却知之甚少。在本项目中,我们将筛选V1中具有代表性功能特征的单个神经元,进行正向和逆向标记,利用全脑成像平台,重建以单个神经元为核心的输入和输出神经网络结构。通过比较神经元的功能特征与输入输出网络结构的关系,揭示视觉信息的分流模式和在其中流动的信息内容之间的关系

结项摘要

长程连接是信息在大脑中流动分配、被逐级处理的通道。确定信息流动的通道和通道中传递的信息关联性,是了解神经环路结构与功能的关系的基础。神经元功能特性和长程连接模式存在个体差异,已知的长程连接中可能存在多种信息分流规律。揭示这种信息分流规律依赖于高精度和高通量的全脑图谱绘制技术。在本课题中我们建立和完善了全脑图像配准和分析的软件平台,并利用该平台,对多个脑区的全脑连接特征和全脑动态活动图谱特征进行了绘制,对视觉信号分析处理的局部网络机制进行了深入分析,揭示了初级视觉皮层中单个神经元的信息处理特征与网络连接特征之间的关系,以及在精神药物作用下,这样的网路特异性激活对感觉信息处理的影响。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Bi-channel image registration and deep-learning segmentation (BIRDS) for efficient, versatile 3D mapping of mouse brain.
双通道图像配准和深度学习分割 (BIRDS),可实现高效、多功能的小鼠大脑 3D 映射
  • DOI:
    10.7554/elife.63455
  • 发表时间:
    2021-01-18
  • 期刊:
    eLife
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Wang X;Zeng W;Yang X;Zhang Y;Fang C;Zeng S;Han Y;Fei P
  • 通讯作者:
    Fei P
卡西酮类策划药对脑功能的作用机制研究进展
  • DOI:
    10.3760/cma.j.cn321761-20210721-00402
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    国际麻醉学与复苏杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    叶爽;梁曼;韩芸耘
  • 通讯作者:
    韩芸耘
Methcathinone Increases Visually-evoked Neuronal Activity and Enhances Sensory Processing Efficiency in Mice
甲卡西酮可增加小鼠的视觉诱发神经元活动并提高感觉处理效率
  • DOI:
    10.1007/s12264-022-00965-z
  • 发表时间:
    2022-11-30
  • 期刊:
    NEUROSCIENCE BULLETIN
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Zhou,Jun;Deng,Wen;Han,Yunyun
  • 通讯作者:
    Han,Yunyun
Brain-Wide Mapping of Afferent Inputs to Accumbens Nucleus Core Subdomains and Accumbens Nucleus Subnuclei
伏隔核核心子域和伏隔核亚核的传入输入的全脑映射
  • DOI:
    10.3389/fnsys.2020.00015
  • 发表时间:
    2020-03-18
  • 期刊:
    FRONTIERS IN SYSTEMS NEUROSCIENCE
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Ma, Liping;Chen, Wenqi;Han, Yunyun
  • 通讯作者:
    Han, Yunyun
A circuit view of deep brain stimulation in Alzheimer's disease and the possible mechanisms
阿尔茨海默病深部脑刺激的回路视图及其可能机制
  • DOI:
    10.1186/s13024-019-0334-4
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    MOLECULAR NEURODEGENERATION
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Yu Danfang;Yan Huanhuan;Zhou Jun;Yang Xiaodan;Lu Youming;Han Yunyun
  • 通讯作者:
    Han Yunyun

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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