基于猕猴模型研究精神分裂症中工作记忆损伤的神经网络机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81471368
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    70.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H1005.精神分裂症及精神病性障碍
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

One of the core symptoms for Schizophrenia is the deficit in working memory (WM), which is the cause for a series of cognitive impairments associated with Schizophrenia. Understanding the neuronal mechanisms underlying such deficit is of great importance for seeking more effective treatments to mitigate cognitive impairments in Schizophrenia. So far related studies have been focused at the level of individual neurons or aspects related to neuromodulation, leaving the impact of Schizophrenia on activities of neural network unclear, which are, however, the essential component for carrying out WM fcuntion. In this study, we plan to use rhesus monkeys as a animal model for Schizophrenia. By comparing the differences in both WM function as well as the network activities in the dorsal lateral prefrontal cortex while animals are performing WM tasks, we expect to uncover the mechanisms at the neural network level that mediate the deficit in WM observed in Schizophrenia. Specifically, we will test the popular hypothesis of the imbalance between excitation (E) and inhibition (I) at the network level in Schizophrenia and, furthermore,investigate how to restore the E/I balance in order to rescue the impaired WM function. To this end, we will combine the state-of-art technology in making highly parallel recordings in vivo with advanced theoretical/analytical framework of network criticality. The anticipated results will provide new insights into network mechanisms underlying the cognitive impairments in Schizophrenia and, at the same time, open new opportunities for better treating such impairments.
精神分裂症的一个核心症状是工作记忆损伤,由此引起一系列高级认知功能的降低。全面认识精神分裂症中工作记忆损伤的神经机制,是寻求更有效治疗手段的一个重要前提。目前对于这一机制的了解还局限于神经递质以及单个神经元水平,对于工作记忆至关重要的神经网络活动在精神分裂症中受到什么影响还远未明了。本项目计划用猕猴作为精神分裂症的动物模型,通过比较正常对照组和精神分裂症模型组动物的工作记忆能力及背外侧前额叶神经网络活动的差异,系统化的研究精神分裂症中工作记忆损伤的网络机制。特别地,我们将验证目前流行的兴奋/抑制失衡假说,并研究如何恢复前额叶兴奋/抑制来改善受损的工作记忆能力。本课题将结合先进的在体高密度微电极阵列纪录技术与新发展的临界态分析方法,有望作出一系列高水平的研究成果,从而揭示工作记忆在精神分裂症中损伤的神经网络机制,为治疗精神分裂症的工作记忆损伤提供新的依据和思路。

结项摘要

工作记忆的损伤是精神分裂症的核心症状,也是造成精神分裂症中高级认知功能全面受损的重要原因。工作记忆的神经基础是背外侧前额叶皮层神经元网络的自激持续发放,其依赖于局部神经网络中的兴奋抑制平衡。精神分裂症中多巴胺D1受体功能在前额叶有明显的失常。以前的研究推测,多巴胺系统功能的异常可能扰乱了前额叶的兴奋抑制平衡,从而造成工作记忆的损伤。但是对于精神分裂症中工作记忆受损的具体神经机制还远未明了。在本研究中,通过结合猕猴试验以及神经网络建模与仿真,我们证实了以临界状态为标志的兴奋抑制平衡是灵长类前额叶皮层在执行工作记忆任务中的一个重要特点,另外提出了多巴胺系统调节失常如何在神经网络水平影响兴奋抑制平衡进而造成网络偏离临界状态,最终导致工作记忆能力受损的神经网络机制。这些结果为进一步理解工作记忆的神经基础,以及精神分裂症中工作记忆受损的机理提供了重要启示。在此之外,项目研究中对于前额叶新型编码特性的发现启发我们在设计更加灵活的人工智能系统方面取得了重要进展。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Multi-scale Expressions of One Optimal State Regulated by Dopamine in the Prefrontal Cortex
前额皮质多巴胺调节的一种最佳状态的多尺度表达
  • DOI:
    10.3389/fphys.2019.00113
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Frontiers in Physiology
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Guyue Hu;Xuhui Huang;Tianzi Jiang;Shan Yu
  • 通讯作者:
    Shan Yu
Weak Higher-Order Interactions in Macroscopic Functional Networks of the Resting Brain
静息大脑宏观功能网络中的弱高阶相互作用
  • DOI:
    10.1523/jneurosci.0451-17.2017
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    The Journal of Neuroscience
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xuhui Huang;Kaibin Xu;Congying Chu;Tianzi Jiang;Shan Yu
  • 通讯作者:
    Shan Yu

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其他文献

Contrastive Learning via Local Activity
通过本地活动进行对比学习
  • DOI:
    10.3390/electronics12010147
  • 发表时间:
    2022-12
  • 期刊:
    Electronics
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    祝贺;陈阳;胡古月;余山
  • 通讯作者:
    余山

其他文献

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AI项目解读示例

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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