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Synaptic Promiscuity in Brain Development

Descrizione del progetto

Connessioni neuronali promiscue nello sviluppo del cervello

Il collegamento dei circuiti neuronali si sviluppa con grande precisione e riproducibilità, ma la maggior parte dei neuroni può formare sinapsi incorrette. Questo fenomeno, noto come promiscuità sinaptica, ha tuttavia esiti precisi, garantisce flessibilità e solidità dello sviluppo e suggerisce la presenza di meccanismi dello sviluppo che garantiscono connessioni neurali corrette basate sulla formazione di sinapsi promiscue. Il progetto SynPromiscuity, finanziato dall’UE, attinge a ricerche precedenti che hanno dimostrato l’importanza del tempo, dell’ubicazione e della cinetica delle interazioni per la specificità dei contatti sinaptici tra neuroni. SynPromiscuity valuterà come fattori genetici e non genetici influiscono sulle connessioni neuronali nel cervello in via di sviluppo del moscerino della frutta Drosophila. I risultati della ricerca offriranno conoscenze fondamentali sullo sviluppo del cervello, con ripercussioni cliniche nell’ambito delle malattie dello sviluppo neurologico.

Obiettivo

Precise synaptic connectivity is a prerequisite for the function of neural circuits, yet individual neurons, taken out of their developmental context, readily form unspecific synapses. The goal of this proposal is to understand the roles and requirements of such promiscuous synapse formation during brain development. The observation of promiscuous synapse formation is not at odds with precise outcomes. The developmental program can ensure correct partnerships between neurons that form synapses promiscuously, but to what degree remains largely unresolved. My group has developed live imaging and optogenetic manipulations of dynamic synaptic choice processes in the intact developing fly brain. We found that time, location and the kinetics of filopodial interactions restrict to a remarkable degree the specificity of synaptic contacts between neurons that can form synapses with many partners if not actively prevented from doing so. A second surprise finding that motivates this proposal suggests markedly different connectomes of flies that developed at 18°C and 25°C, including synapse numbers and partnerships. These differences can be traced back to interaction kinetics during development, thus revealing a level of synaptic promiscuity that can be exposed through temperature alone. The time is ripe for a quantitative assessment of the extent to which synaptic connections are the result of developmentally regulated promiscuous synapse formation. The quest to understand the molecular mechanisms of brain wiring has largely focused on guidance cues and synaptic recognition, fields in which great progress continues to be made. This proposal offers to approach the question of synaptic specificity from the much rarer, but complementary perspective of the alternative limiting case, the hypothesis of synaptic promiscuity. SynPromiscuity is devised to balance the risks of a contrarian approach with its relevance for neurodevelopmental precision and plasticity in health and disease.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

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Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

ERC-ADG - Advanced Grant

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2020-ADG

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Istituzione ospitante

FREIE UNIVERSITAET BERLIN
Contributo netto dell'UE
€ 2 296 912,00
Indirizzo
KAISERSWERTHER STRASSE 16-18
14195 Berlin
Germania
Regione
Berlin Berlin Berlin
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 2 296 912,00

Beneficiari (1)