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Cell-specific functional connectivity of cerebellar outputs for locomotor learning

Projektbeschreibung

Funktionale Konnektivität im Kleinhirn und beim Erlernen lokomotorischer Fähigkeiten

Die räumlichen und zeitlichen Aspekte des Bewegungslernens verlaufen unabhängig voneinander und können sich in den neuronalen Schaltkreisen trennen. Diese Art des Bewegungslernens beruht auf dem dazwischenliegenden Kleinhirn, doch die Mechanismen der raumzeitlichen Koordination zwischen Gliedmaßen sind unbekannt. Im über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen finanzierten Projekt IP2adapt soll die Konnektivität der Ausgangskreise des Kleinhirns, die Signalkorrekturen zur Änderung von Bewegungen in Raum und Zeit übertragen, untersucht werden. Die Forschenden verwenden virale Instrumente, um zeitliche und räumliche Kalibriersignale in den dem Kleinhirn nachgelagerten Ausgangskreisen zu erfassen. Die Kreismanipulation und quantitative Verhaltensanalyse mit hoher Auflösung werden aufdecken, wie das Kleinhirn Bewegungsfehler in räumliche und zeitliche Anpassungen der Gliedmaßenbewegung umwandelt.

Ziel

Everyday behaviours, like mastering dance moves or hiking through uneven terrains, require motor learning. Although essential, cellular and circuit mechanisms for this type of learning are poorly understood.

In the context of locomotion, learning can be induced on a split-belt treadmill, where each side of the body moves at different speeds; this is currently used as a rehabilitative therapy in patients presenting asymmetric gaits following brain damage. The receiving laboratory recently showed that mouse locomotor learning is remarkably similar to humans. Regaining gait symmetry is achieved through specific adjustments in interlimb coordination. Moreover, the laboratory demonstrated that this form of motor learning depends critically on intermediate cerebellum. Strikingly, spatial and temporal components of learning (i.e. “where” and “when” paws land) proceeded independently, suggesting that they might be dissociable at the neural circuit level. However, how cerebellar outputs act to calibrate spatiotemporal coordination between limbs is unknown.

IP2adapt aims to decipher the functional connectivity of cerebellar output circuits conveying corrective calibration signals to modify locomotor movements in space and time. Specifically, we will: 1) Use advanced viral tools to map output circuits downstream of the cerebellum and identify candidates for spatial and temporal calibration signals; 2) Use high-resolution quantitative behavioural analysis and cutting-edge circuit manipulation to test specific functional roles of projection-defined subsets of cerebellar outputs in locomotor learning; 3) Use state-of-the-art recordings of these functionally-defined neurons during learning to understand how the cerebellum transforms locomotor errors into spatial and temporal calibration of limb movement.

This work will reveal unprecedented insights into neural circuits that ensure the adaptability of motor commands, with direct relevance for rehabilitative therapy.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

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Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2021-PF-01

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Koordinator

FUNDACAO D. ANNA DE SOMMER CHAMPALIMAUD E DR. CARLOS MONTEZ CHAMPALIMAUD
Netto-EU-Beitrag
€ 156 778,56
Adresse
AVENIDA BRASILIA, CENTRO DE INVESTIGACAO DA FUNDACAO CHAMPALIMAUD
1400-038 LISBOA
Portugal
Aktivitätstyp
Research Organisations
Links
Gesamtkosten
Keine Daten