Descrizione del progetto
Segnalazione neuronale in anestesia
L’anestesia costituisce una grande scoperta, che ha permesso all’uomo di eseguire interventi chirurgici e altre procedure mediche senza che il paziente sentisse alcun dolore. Tuttavia, nonostante sia stata utilizzata per anni, non è del tutto chiaro il suo funzionamento. Il progetto Cortical Coupling, finanziato dal CER, si propone di chiarire come sia possibile perdere la coscienza sotto anestesia, ma mantenere la segnalazione neuronale nel cervello. Il lavoro si concentra sui neuroni piramidali, sulla loro struttura dendritica e sulla propagazione del segnale a livello cellulare in condizioni di coscienza e anestesia. I risultati dello studio forniranno importanti conoscenze sull’anestesia e ne favoriranno il miglioramento. Allo stesso tempo, il lavoro porterà gli scienziati un passo più vicino alla comprensione della complessità della funzione cerebrale.
Obiettivo
"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.
"
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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- scienze naturaliscienze biologicheneurobiologia
- scienze mediche e della salutemedicina clinicaanestesiologia
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Parole chiave
Programma(i)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Argomento(i)
Invito a presentare proposte
(si apre in una nuova finestra) ERC-2021-ADG
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HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsIstituzione ospitante
10117 Berlin
Germania