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Efficient odour representations in the olfactory bulb: Flexible lateral interactions synchronize co-active columns

Descrizione del progetto

Sincronizzare il senso dell’olfatto

A differenza della retina nella vista, che forma una mappa topografica del campo visivo, il senso dell’olfatto non è topografico. Recenti scoperte nel bulbo olfattivo hanno rivelato microcircuiti che collegano colonne recettrici distanti, consentendo una rappresentazione degli odori flessibile ed efficiente dal punto di vista energetico. Il progetto COLUMNET, finanziato dal CER, mira a studiare la sincronizzazione delle colonne dei canali recettoriali co-attivi nel raggio di frequenza gamma, essenziale per la percezione degli odori nella corteccia olfattiva. Utilizzando una preparazione naso-cervello semi-intatta e un’immaginografia 3D avanzata a due fotoni, esplorerà le interazioni tra insiemi neuronali all’interno di canali colonnari. Verificherà anche se le pulsazioni dei vasi sanguigni aumentano l’attività colonnare in risposta alla stimolazione olfattiva. Si prevede che i risultati miglioreranno notevolmente la nostra comprensione della percezione olfattiva.

Obiettivo

How is the percept of a smell generated from the fractionated representation of odours at the periphery where olfactory receptor channels detect structural elements of odour molecules? While this problem seems akin to the detection of a “Gestalt”/object by the visual system using its contours, there is a fundamental difference between olfaction and vision due to the discontinuous, non-topographical nature of odour representation.
Recently my group has discovered intriguing subcellular mechanisms of the neuronal microcircuits prevalent in the olfactory bulb that may enable flexible and energy-efficient non-topographical odour representation. These microcircuits connect distant olfactory receptor channel columns with each other and operate in a previously unknown activity-dependent manner. Here we aim to translate these findings from the synaptic to the systemic level, and test our hypotheses regarding the synchronization mechanism of co-active receptor channel columns in the gamma regime which will then allow the combinatorial synthesis of the odour percept in the olfactory cortex.
By combining olfactory stimulation of our semi-intact nose-brain preparation with state-of-the-art imaging techniques with unprecedented large-scale spatio-temporal resolution (3D two-photon imaging of voltage-sensitive dyes), we will study the interaction between the neuronal ensembles belonging to columnar channels. This system-level understanding will be complemented by in-depth investigation of activity-dependent output of individual synapses in acute brain slices. Next, we will test whether columnar activity upon odour stimulation is amplified by a local mechanism recently discovered by our lab that links blood vessel pulsations to oscillatory neural activity. Finally, we will integrate our results into a realistic computational network model of the olfactory bulb.

COLUMNET will significantly advance our understanding of olfactory perception.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

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Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2024-ADG

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Istituzione ospitante

UNIVERSITAET REGENSBURG
Contributo netto dell'UE
€ 3 453 563,00
Indirizzo
UNIVERSITATSSTRASSE 31
93053 Regensburg
Germania
Regione
Bayern Oberpfalz Regensburg, Kreisfreie Stadt
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato

Beneficiari (1)