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E Pluribus Unum: Principles and Plasticity of Electrical Coupling in a Neuronal Network

Description du projet

Les jonctions de type gap du réseau neuronal et la régulation du couplage électrique

L’activité complexe du réseau du système nerveux central (SNC) est une interaction entre propriétés neuronales intrinsèques et connexions cellulaires. Dans le SNC des mammifères, en plus des synapses chimiques, l’activité des circuits cérébraux dépend des synapses électriques formées par les canaux intercellulaires de connexine dans les jonctions de type gap (GJ pour «gap junctions»). Le projet TOGETHER, financé par l’UE, vise à élucider la manière dont les GJ façonnent la sortie du cerveau et la régulation du couplage électrique en exploitant une différence découverte récemment entre les neurones de dopamine dits «de la voie tubéro-infundibulaire» (TIDA) chez le rat et la souris. Les neurones TIDA du rat sont connectés entre eux par de puissants GJ, mais chez la souris, ces mêmes cellules sont dépourvues de synapses électriques, ce qui donne lieu à des phénotypes parentaux différents. En utilisant le système TIDA en tant que plateforme, le projet explorera la régulation et le rôle du couplage électrique.

Objectif

The complex network activity patterns of the CNS result from an interplay between intrinsic neuronal properties and the connections formed by component cells. Connectivity is most commonly considered in terms of the classical chemical synapse. It is now clear, however, that electrical synapses formed by intercellular connexin channels in gap junctions (GJs) are widespread in the mammalian CNS and critically influence circuit activity. But exactly how GJs shape brain output, and how electrical coupling is regulated over different time-scales remains elusive.
In the proposed project, we will take advantage of a recently discovered species difference between hypothalamic tuberoinfundibular dopamine (TIDA) neurons in the rat and mouse, to address these issues. In the rat, TIDA neurons are connected by strong GJs and exhibit a slow network oscillation; in the mouse the same cells completely lack electrical synapses and oscillate faster, a difference that ultimately leads to different male parenting phenotypes. Using the TIDA system as a platform, we will examine:
I) What happens to TIDA neuronal properties and the male paternal circuit when GJs are removed from the coupled circuit, or when uncoupled cells are joined by electrical synapses?
II) Does the pregnant dam prepare for motherhood by decoupling the TIDA network?
III) Does electrical coupling fluctuate across neuronal oscillations? What are the mechanisms and consequences for circuit output?
IV) Which organizing principles are conferred onto a network by the presence of GJs?
These issues will be addressed by a combination of in vitro electrophysiology, imaging, voltammetry, behavioural paradigms and molecular analysis for a comprehensive investigation of GJ function and modulation. By leveraging the unique “experiment of nature” offered by the rodent TIDA system, the proposed project will address core issues of electrical coupling that have long remained out of reach for experimental scrutiny.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Ce projet n'a pas encore été classé par EuroSciVoc.
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Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

ERC-ADG - Advanced Grant

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2020-ADG

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Institution d’accueil

STOCKHOLMS UNIVERSITET
Contribution nette de l'UE
€ 2 222 161,00
Adresse
UNIVERSITETSVAGEN 10
10691 Stockholm
Suède
Région
Östra Sverige Stockholm Stockholms län
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 2 222 161,00

Bénéficiaires (1)