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Cognitive deficits resulting from selective vulnerability of septal inhibitory neurons: mitochondrial dysfunction as a driver?

Description du projet

Le profilage des projections inhibitrices dans les réseaux hippocampique et entorhinal

Les réseaux interconnectés du cerveau sont soigneusement orchestrés pour permettre des fonctions de haut niveau. L’hippocampe et le cortex entorhinal sont interconnectés et jouent un rôle dans l’apprentissage et la mémoire. Le septum, une structure sous-corticale située près de la ligne médiane du cerveau, envoie des signaux inhibiteurs aux réseaux hippocampique et entorhinal. Ces neurones GABAergiques, nommés d’après le neurotransmetteur qu’ils libèrent, modulent la stimulation neuronale dans les réseaux hippocampique et entorhinal, ce qui favorise le codage spatial et le codage des objets. Ces neurones sont vulnérables à la dégénérescence; en outre, l’inactivation du septum médian est associée à des troubles cognitifs. Financé par le Conseil européen de la recherche, le projet VulnerableInhibition entend comprendre le rôle des projections GABAergiques septales-entorhinales dans les dysfonctionnements de la mémoire épisodique et de la navigation spatiale et étudier le dysfonctionnement mitochondrial comme source de leur vulnérabilité accrue.

Objectif

Septal GABAergic projection neurons are considered “pacemaker” cells as they enable the temporal organization of neuronal spike firing in hippocampal and entorhinal networks that support spatial- and object-coding. Accordingly, medial septum inactivation is associated with cognitive impairments, but the specific role of the septal-entorhinal GABAergic projections therein has remained unexplored. This is a pressing question, as we have evidence that septal GABAergic projections exhibit enhanced vulnerability. In mouse models with neurodegeneration, we found that septal GABAergic axons exhibit signs of degeneration when target cells in the entorhinal cortices are not yet impaired. Furthermore, we have evidence for mitochondrial pathology in the degenerating axons. These results prompt the following questions: How does malfunction of septal GABAergic projections translate into dysfunction of downstream networks involved in episodic memory and spatial navigation? What are the mechanisms that render septal GABAergic projections prone to vulnerability?
Employing in vivo electrophysiology combined with optogenetics, behavioral studies, 2-photon imaging of axons and mitochondria in live mice and spatial transcriptomics, we will tackle the following issues: (A) assess how impaired septal GABAergic projections affect spatial- and object-coding in the medial and lateral entorhinal cortex (MEC and LEC), (B) assess the functional consequence thereof on spatial and associative memory in the LEC (C) gauge putative cellular mechanisms, with focus on mitochondria, that render septal long-range GABAergic projections vulnerable and (D) identify genes/gene networks whose expression is involved in degeneration of septal GABAergic neuron axons. With these studies we will elucidate how septal neurons contribute to cognition, reveal common mechanisms for axonal degeneration, and ideally identify novel biomarkers and therapeutic targets for “mitochondropathies”.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2023-ADG

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Institution d’accueil

DEUTSCHES KREBSFORSCHUNGSZENTRUM HEIDELBERG
Contribution nette de l'UE
€ 2 000 000,00
Adresse
IM NEUENHEIMER FELD 280
69120 Heidelberg
Allemagne
Région
Baden-Württemberg Karlsruhe Heidelberg, Stadtkreis
Type d’activité
Research Organisations
Liens
Coût total
€ 2 000 000,00

Bénéficiaires (1)