Projektbeschreibung
Neuronale Signalübertragung unter Narkose
Die Anästhesie ist eine große Entdeckung, die es dem Menschen ermöglicht hat, chirurgische und andere medizinische Eingriffe vorzunehmen, ohne dass die Patientin oder der Patient dabei Schmerzen verspürt. Obwohl sie seit vielen Jahren verwendet wird, ist ihre Funktionsweise nicht vollkommen klar. Das ERC-finanzierte Projekt Cortical Coupling soll erhellen, wie es möglich ist, unter Narkose das Bewusstsein zu verlieren und gleichzeitig die neuronale Signalübertragung im Gehirn aufrechtzuerhalten. Die Arbeit konzentriert sich auf Pyramidalneuronen sowie ihre dendritische Struktur und Signalausbreitung auf zellulärer Ebene – bei Bewusstsein und unter Narkose. Die Studienergebnisse werden wichtige Erkenntnisse über die Anästhesie liefern und zu Verbesserungsmöglichkeiten führen. Gleichzeitig rückt die Arbeit die Wissenschaft einen Schritt näher an das Verständnis der Komplexität von Gehirnfunktionen.
Ziel
"The mechanism for anaesthesia has eluded neuroscience despite being used as a medical intervention for more than two centuries. Two facts are clear: loss-of-consciousness under anaesthesia correlates with a massive reduction in global neuronal signalling and a de-coupling of feedback information. We recently found that the apical dendrites of layer 5 pyramidal neurons are effectively ""cut off"" from the cell body under anaesthesia and that higher order thalamic input maintains dendro-somatic coupling via the activation of metabotropic glutamate and acetylcholine receptors. We hypothesize that dendro-somatic coupling, the influence of the apical dendrite on the soma, regulates the flow of information around the brain. If true, this would mean that dendro-thalamic coupling is a ubiquitous mechanism by which the brain, via thalamo-cortical interactions, can regulate the degree to which feedback is reintegrated into any given cortical column. Moreover, since human pyramidal neurons are twice as long as rodent neurons, the issue of dendro-somatic coupling in human neurons is even more profound.
Here, we propose to comprehensively investigate this cortical coupling mechanism in vitro and in vivo using state-of-the-art approaches developed in my laboratory and specifically designed to investigate dendritic signalling. We will also perform experiments in resected cortical tissue from human patients using fast-viral expression of optogenetic constructs, an approach that we have also developed and tested in my laboratory. Lastly, we use modelling to probe the consequences of dendro-somatic coupling both for single-cell computation and the principles of multi-compartment neuronal networks.
Dendro-somatic coupling as a dynamic mechanism for global neuronal signalling is a bold new perspective for which we have clear evidence, and which stands to revolutionize our understanding of cortex and possibly also provide insights into more efficient neural network architectures.
"
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thema/Themen
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
(öffnet in neuem Fenster) ERC-2021-ADG
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