Description du projet
Une recherche sur les structures cellulaires fines pour une meilleure compréhension des fonctions cérébrales supérieures
Les fonctions cérébrales supérieures telles que la prise de décision impliquent une activité coordonnée entre plusieurs régions du cerveau, dont des cellules neuronales et non neuronales. Les récents progrès de la mésoscopie à deux photons (2P) permettent un suivi en haute résolution de cette activité, mais sont limités par des aberrations optiques à des profondeurs d’imagerie plus importantes. Pour remédier à cette limitation, le projet AdaM se propose de développer et de validera le premier mésoscope à optique adaptative, combinant la correction d’aberration adaptative et la mésoscopie 2P à large champ de vision. Financés par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, les chercheurs évalueront cette approche en imageant la dynamique du Ca2+ dans de petites structures cérébrales chez des souris vivantes à de grandes profondeurs d’imagerie. Ils enregistreront ensuite les signaux Ca2+ émis par les astrocytes dans le cadre de tâches de prise de décision. S’appuyant sur la théorie de l’information et sur l’apprentissage automatique, l’équipe extraira les propriétés émergentes des ensembles cellulaires et leurs corrélations comportementales.
Objectif
Higher brain functions, such as decision-making, are associated with the coordinated activity of multiple cellular structures (e.g. cell bodies and cellular processes of neuronal and non neuronal cells) distributed over multiple brain areas. Recent technical developments enable monitoring this ensemble activity across different brain regions with high (i.e. cellular and subcellular) resolution using large field-of-view (FOV) two-photon (2P) mesoscopy. However, optical aberrations mostly due to light scattering strongly limit the application of these technologies when the imaging depth within the brain increases. To address this limitation, I will here design, develop, and validate the first adaptive optics (AO) mesoscope, combining the strength of adaptive aberration correction with the power of large FOV 2P mesoscopy. I will first benchmark this novel approach to image ensemble Ca2+ dynamics of small brain structures (e.g. processes of neuronal and non-neuronal cells) in living mice over large FOV and at increasing imaging depths. I will then focus on recording Ca2+ signals from processes of astrocytes, the main non-neuronal cell type in the brain, which play fundamental roles in brain physiology. I will study how networks of thin astrocytic structures encode behavioural information over multiple cortical regions during a decision- making task. Finally, I will apply analytical methods based on information theory and machine learning to extract emergent properties of distributed ensembles and their correlation with behaviour. In conclusion, I will combine expertise in optical engineering, neuroscience, and computation to reveal the functional dynamics of the fine cellular structures across multiple cortical areas. This project will allow extracting details about ensemble dynamics that have long remained inaccessible, contributing to elucidate the contribution of coordinated activity of cellular and subcellular structures to higher brain function and behaviour.
Champ scientifique (EuroSciVoc)
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. Voir: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Mots‑clés
Programme(s)
- HORIZON.1.2 - Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA) Main Programme
Appel à propositions
(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-MSCA-2023-PF-01
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HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European FellowshipsCoordinateur
16163 Genova
Italie