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Cell-specific functional connectivity of cerebellar outputs for locomotor learning

Descrizione del progetto

Connettività funzionale nel cervelletto e nell’apprendimento locomotorio

I componenti spaziali e temporali dell’apprendimento motorio evolvono in modo indipendente e possono dissociarsi a livello del circuito neurale. Questa forma di apprendimento motorio dipende dal cervelletto intermedio, ma i meccanismi della coordinazione spaziotemporale tra gli arti restano sconosciuti. Finanziato dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto IP2adapt si propone di decifrare la connettività dei circuiti di uscita cerebellari che trasmettono correzioni del segnale, con l’obiettivo di modificare i movimenti locomotori nello spazio e nel tempo. I ricercatori si avvarranno di strumenti virali per mappare i circuiti di uscita a valle del cervelletto per la segnalazione della calibrazione spaziale e temporale. La manipolazione del circuito e l’analisi comportamentale quantitativa ad alta risoluzione chiariranno in che modo il cervelletto trasforma gli errori locomotori in una calibrazione spaziale e temporale del movimento degli arti.

Obiettivo

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.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

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Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

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

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2021-PF-01

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Coordinatore

FUNDACAO D. ANNA DE SOMMER CHAMPALIMAUD E DR. CARLOS MONTEZ CHAMPALIMAUD
Contributo netto dell'UE
€ 156 778,56
Indirizzo
AVENIDA BRASILIA, CENTRO DE INVESTIGACAO DA FUNDACAO CHAMPALIMAUD
1400-038 LISBOA
Portogallo
Tipo di attività
Research Organisations
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato