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Molecularly informed dense connectomic mapping of mammalian brain tissue

Descrizione del progetto

Mappatura connettomica multimolecolare del tessuto cerebrale dei mammiferi

Il circuito neuronale costituisce la rete di informazioni del cervello, ma restano irrisolte questioni fondamentali sulla sua organizzazione e sull’evoluzione cellulare. Le attuali tecnologie di misurazione faticano a chiarire la connettività e le caratteristiche molecolari, lasciando questi aspetti scollegati nell’analisi. Il progetto MOLCONN, finanziato dal CER, mira a sviluppare tecnologie di immaginografia ottica per la mappatura multimolecolare e la ricostruzione connettomica. Integrando le informazioni sulle proteine e il profilo dell’espressione genica, verranno rivelati i tipi di cellule e i meccanismi di segnalazione intercellulare. Utilizzando la microscopia ad espansione ad alta fedeltà, esplorerà l’architettura del tessuto cerebrale nei topi durante lo sviluppo e l’invecchiamento e definirà i principi organizzativi nel tessuto cerebrale umano. Analizzerà inoltre l’invecchiamento del cervello per correlare il genotipo e gli stati della malattia ai risultati funzionali in un modello murino di morbo di Parkinson.

Obiettivo

Complex wiring between neurons underlies the information processing network enabling all brain function. Fundamental questions on how the network is organized, how structural connectivity relates to the cells’ molecular machineries and how cells, synaptic connections, and circuits evolve over time remain enigmatic. Addressing these questions is beyond the limits of current measurement technologies, as these either lack resolving power to untangle cellular connectivity or can’t visualize the molecular characteristics of cells, such that these functionally highly interlinked modalities of information remain disconnected in current analysis.

Here, we will devise transformative optical imaging technologies for multi-molecular mapping in relation to dense, synaptic resolution connectomic reconstruction of the same cells. We will directly integrate multiplex protein information and in-situ gene expression profiling with connectomic reconstruction. This will reveal cell types and states and the molecular machineries involved in intercellular signaling mapped, onto neuronal morphology and synaptic connectivity patterns. The technology will be based on high-fidelity expansion microscopy with combined structural and multi-molecular readout. We will apply MOLCONN to study the functional architecture of brain tissue across development and ageing in healthy mice with unprecedented information content. We will then define multi-modal organizational rules in human brain tissue. Analysis of the ageing brain will serve as reference frame to bridge from genotype/disease states to tissue-level functional phenotypes in neurodegenerative disease in a mouse model of Parkinson’s disease.

We will use a uniquely cross-disciplinary approach integrating developments in imaging, sample preparation, molecular labeling, and computational data interpretation to build unified models of molecular and structural circuit properties to address the fundamental question of how these interrelate.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

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

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito del bando

Istituzione ospitante

INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY AUSTRIA
Contributo netto dell'UE
€ 2 843 750,00
Indirizzo
Am Campus 1
3400 Klosterneuburg
Austria
Regione
Ostösterreich Niederösterreich Wiener Umland/Nordteil
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato

Beneficiari (1)