Descrizione del progetto
Un’interfaccia cervello-macchina sonogenetica per le disfunzioni neurologiche
Le interfacce cervello-macchina si avvalgono in genere di array di multi-elettrodi, sistemi che tuttavia presentano dei limiti. L’espressione di proteine meccanosensibili nei neuroni ha recentemente permesso di attivare quest’ultimi con ultrasuoni ad alta frequenza, una tecnica denominata sonogenetica. Un recente studio ha attivato con successo i neuroni corticali in vivo nei roditori utilizzando gli ultrasuoni con un’elevata risoluzione spazio-temporale a bassa intensità. Il progetto NeuroSonoGene, finanziato dal CER, si propone di sviluppare una strategia sonogenetica volta ad attivare e inibire le reti neuronali nel cervello utilizzando le onde ultrasoniche. Il progetto ottimizzerà gli attuatori monogenetici, progetterà tecnologie per la stimolazione modellata a ultrasuoni e dimostrerà l’efficacia dell’approccio nel controllo della corteccia visiva dei primati, con l’obiettivo finale di creare un’interfaccia cervello-macchina per lo studio del funzionamento dei circuiti neurali e per applicazioni nel campo della neurologia, come il ripristino della vista.
Obiettivo
Brain-machine interfaces are classically based on multi-electrode arrays. Optogenetics has revolutionized this ability to control neuronal activity through ectopic opsin expression but its application to large brains remains limited because of tissue light absorption and scattering. Ultrasound waves have been proposed for remote neuromodulation, but this approach has remained restricted to low-frequency excitation, to prevent brain tissue overheating, at the expense of spatial resolution. The expression of mechanosensitive proteins in neurons has recently made it possible to achieve the ultrasound (US) activation of neurons at high US frequencies, an approach named sonogenetic.
Using the MscL mechanosensitive ionic channel, we recently provided a first proof of concept in rodents that cortical neurons can be activated in vivo by ultrasounds at a high spatiotemporal resolution and low intensity. Here, we propose to develop an integrated sonogenetic strategy for distant activation/inhibition of neuronal networks by ultrasound waves in large primate brains. The project includes: 1) optimizing and diversifying the sonogenetics actuators for safe neuronal control 2) designing technologies for patterned ultrasound stimulations, 3) demonstrating efficacy and high spatiotemporal resolution of the sonogenetic approach in controlling the primate visual cortex. This project is based on a unique synergistic combination of expertise, with a synthetic biologist in ion channel engineering, a neurobiologist with expertise in vision, and a physicist with expertise in ultrasound technologies. These 3 PIs will be supported by an expert in AAV vector mediated delivery. The project outcomes will be a novel brain-machine interface for investigating neural circuit function even deep within large brains through contactless sonogenetics. This sonogenetic technology will open new avenues for treating neurological dysfunction such as restoring vision in blind patients.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP.
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Parole chiave
Programma(i)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
HORIZON-ERC-SYG - HORIZON ERC Synergy GrantsIstituzione ospitante
75654 Paris
Francia