Descrizione del progetto
Approfondimenti meccanicistici sulla stimolazione cerebrale profonda
La stimolazione cerebrale profonda (DBS, deep brain stimulation) è un trattamento medico che prevede l’uso di un dispositivo impiantato chirurgicamente per fornire impulsi elettrici ad aree specifiche del cervello. I meccanismi alla base di questo metodo, che viene principalmente utilizzato per alleviare i sintomi avvertiti da soggetti affetti da alcuni disturbi neurologici e psichiatrici, non sono del tutto noti. Finanziato dal Consiglio europeo della ricerca, il progetto OptoDBS si propone di affrontare le sfide legate allo studio della DBS attraverso l’implementazione di una tecnica ottica in vivo basata sulla fluorescenza per l’analisi della tensione. Lo studio, che sarà condotto su un modello di epilessia murina, prevede la registrazione diretta della tensione di membrana in animali svegli. OptoDBS approfondirà i meccanismi cellulari alla base degli effetti terapeutici della DBS in relazione alla capacità di ridurre le crisi epilettiche.
Obiettivo
Deep brain stimulation (DBS) is a promising neuromodulation technique for the treatment of neurological and psychiatric diseases. DBS electrically stimulates brain tissue via implanted electrodes. However, the biophysical and therapeutic mechanisms underlying DBS remain largely unknown. While long-standing theories suggest that DBS suppresses neurons, subsequent studies have shown that DBS activates neurons via direct axonal excitation modulating membrane dynamics, information transfer, and network synchronization. Unfortunately, this conundrum has been difficult to resolve experimentally because of (1) the electrical interference occurring in electrode-based recordings and (2) the challenge of measuring cellular-level membrane voltage dynamics in the awake brain.
In this proposal, I will overcome for the first time both key challenges by using a novel in-vivo voltage fluorescence optical technique that permits the direct recording of the membrane voltage from identified neurons in awake animals, free of electrical interference. I will combine voltage fluorescence microscopy and electrical stimulation in a mouse model of epilepsy to optically dissect the cellular mechanisms underlying therapeutic DBS for reducing seizures in the limbic system.
This innovative and comprehensive approach will provide novel insights into the cellular and circuit processes occurring during DBS in the awake epileptic brain. This research program will provide an unprecedented opportunity to build a mechanistic framework of DBS and stimulation parameter selection with the ultimate goal of identifying more effective and targeted DBS protocols for human patients.
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-2023-STG
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HORIZON-ERC -Istituzione ospitante
3015 GD Rotterdam
Paesi Bassi