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From photoreceptors to perception: linking visual pigment biophysics to the speed of vision.

Projektbeschreibung

Kompromiss zwischen Empfindlichkeit und Geschwindigkeit scharf im Blick

Unsere visuelle Wahrnehmung der Umwelt beginnt mit dem Auftreffen des Lichts auf den lichtempfindlichen Rezeptoren in der Netzhaut des Auges. Die Natur hat uns mit zwei Arten davon ausgestattet, den sogenannten Stäbchen und Zapfen. Die Stäbchen sind hochempfindlich, werden bei schwachem Licht aktiviert, weisen eine geringe räumliche Sehschärfe auf und sind nicht farbempfindlich. Die Zapfen hingegen werden bei stärkerem Licht aktiviert (weshalb eine geringere Empfindlichkeit erforderlich ist) und verleihen unserem Leben Farbe, und das mit hoher räumlicher Auflösung. Die Stäbchen reagieren außerdem langsam, während die Reaktion der Zapfen schnell erfolgt. Das Projekt ConeOpsinsToPercept wird mit Unterstützung der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen den theoretischen Kompromiss zwischen Empfindlichkeit und Geschwindigkeit im gesamten visuellen System anhand der Empfindlichkeit einzelner Aminosäuremutationen erforschen.

Ziel

Vision operates across a billion-fold range of light intensities from a moonless night to a sunny beach. One mechanism contributing to this outstanding performance is the division of labor between two types of light-sensitive receptor cells, rods and cones. In dim light, vision is mediated by slow but highly sensitive rods. In brighter light, cones mediate vision with fast signal kinetics but lower sensitivity. It has been hypothesized that this division of labor corresponds to a fundamental tradeoff between sensitivity and speed common to any (man-made or biological) sensory system. However, the precise nature of this trade-off has remained unresolved, partly because changes in light levels involve fundamental changes in the neural circuits that read out and process rod and cone signals. This research plan proposes to resolve the trade-off between sensitivity and speed end-to-end from photoreceptor signal kinetics to retinal output and to visually-guided behavior with the resolution of single amino acid mutations.
To address this ambitious goal, I will contribute my expertise in cone physiology and a battery of genetically modified mice in which single amino acid mutagenesis speeds-up or slows-down cone responses. The Ala-Laurila laboratory will provide the expertise and infrastructure required to causally link opsin biophysics to photoreceptor signaling, photoreceptor signaling to neural processing by the retina, and neural processing to mouse behavior and human perception. This combination of technologies and expertise is unique. As the grandson of Holocaust survivors, this proposal will enable my dream of returning to Europe to take on my first academic faculty job. Professionally, it will empower me to bridge the skills acquired during my Ph.D. to an integrative approach in neuroscience, and will allow me to form my own niche in the international scientific community.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) H2020-MSCA-IF-2020

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Koordinator

AALTO KORKEAKOULUSAATIO SR
Netto-EU-Beitrag
€ 190 680,96
Adresse
OTAKAARI 1
02150 Espoo
Finnland
Region
Manner-Suomi Helsinki-Uusimaa Helsinki-Uusimaa
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 190 680,96