Investigating NMDA Receptor Contributions to Postsynaptic Potentials, Synaptic Integration and Hippocampal Network Dynamics

Descripción del proyecto

Redefinir las señales cerebrales para mejorar la salud

Cuando la comunicación entre las neuronas se ve afectada, las consecuencias pueden ser muy graves, incluyendo epilepsia, discapacidad intelectual, trastornos del habla y enfermedades psiquiátricas. Estas afecciones están relacionadas con mutaciones en el gen GRIN2A, que codifica una subunidad esencial del receptor del ácido N-metil-D-aspártico. Sin embargo, aún no se conocen con detalles los mecanismos precisos que subyacen a esta disfunción. El proyecto Syn-to-Sum, que cuenta con el apoyo de las acciones Marie Skłodowska-Curie, pone en entredicho ideas inveteradas sobre cómo estos receptores influyen en la actividad cerebral. El equipo del proyecto empleará modelos de rata modificados genéticamente, técnicas de electrofisiología avanzada e imagenología del calcio para examinar cómo la pérdida de la subunidad GluN2A afecta a la sincronización y al procesamiento de las señales en el hipocampo, la región del cerebro de la memoria. Al descifrar este vínculo, Syn-to-Sum tiene por objeto mejorar el futuro de las personas afectadas por trastornos relacionados con GRIN2A.

Objetivo

N-Methyl-D-Aspartate (NMDA) receptors, play a critical role in synaptic plasticity and are linked to various neurological disorders. Recent advancements in genetic sequencing have identified numerous variants in the GRIN2A gene, encoding the NMDAR receptor subunit GluN2A, to be associated with severe clinical outcomes, including intellectual disability, epileptic encephalopathy, speech and language impairments, and psychiatric illness. Yet, the specific mechanisms underlying the pathophysiology in these conditions remains elusive. Effective neuronal communication hinges on the precise coordination of synaptic signals. Conventionally, it is believed that the slow decay of NMDA receptor-mediated excitatory postsynaptic currents (EPSCs), is crucial for temporal summation and synaptic integration. However, my preliminary evidence from a Grin2a-depleted rat model challenges this view, suggesting that NMDA receptors do not contribute to the excitatory post synaptic potentials (EPSPs) of hippocampal pyramidal cells under physiological conditions. As such, this project seeks to further explore the impact of GluN2A depletion on temporal summation in inhibitory hippocampal cell populations. I will combine advanced electrophysiological techniques with ex vivo calcium imaging to assess how channel kinetics influence neuronal function, circuit plasticity and hippocampal network dynamics. Through this research, I aim to deepen our understanding of synaptic function, NMDA receptor physiology and the role of GluN2 subunit-conferred kinetics in neuronal computation and the sculpting of hippocampal network dynamics. By improving our understanding of how GRIN2A variants induce synaptic and network dysfunction, this research aims to provide novel insights into the pathogenesis of GRIN2A-associated disorders and identify novel targets for future development of targeted therapeutic interventions to improve the quality of life for affected individuals.