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Disentangling self-paced from cued action initiation in the motor thalamus

Description du projet

Décoder la manière dont le cerveau déclenche le mouvement

Chaque action, que nous la choisissions ou que nous réagissions à un signal, commence au plus profond du cerveau. Nous en savons toutefois très peu sur les circuits neuronaux précis qui font passer le cerveau de la planification à l’action. Le projet DisSeCT, financé par le CER, entend découvrir comment différentes régions du cerveau travaillent ensemble pour initier le mouvement et pourquoi ce processus s’interrompt dans des maladies telles que la maladie de Parkinson. S’appuyant sur des expériences comportementales avancées sur des souris, DisSeCT comparera la manière dont le thalamus moteur s’active lors de mouvements auto-initiés ou déclenchés de l’extérieur. En combinant les enregistrements neuronaux et l’optogénétique, l’équipe va cartographier la façon dont les signaux des noyaux gris centraux, du cervelet et du mésencéphale coordonnent les mouvements, et pourquoi des indices externes peuvent aider à rétablir le mouvement chez les patients atteints de Parkinson.

Objectif

The initiation of movement, whether triggered by an internal (self-paced) or external stimulus (cued), relies on complex neural circuitry involving the pre-motor and motor cortex, basal ganglia, cerebellum, midbrain, and thalamus.
The motor thalamus (mThal) integrates inputs from these structures to orchestrate the shift of cortical activity from a preparatory into an execution mode, resulting in action initiation. However, it is unclear whether the activity in the mThal that releases the motor program is different for externally cued and self-paced movements.
Projections from the cerebellum and from the midbrain to the mThal have a critical role in cued movement initiation, while substantia nigra compacta (SNc) dopamine neurons, which send important projections to the basal ganglia, have been show to gate and invigorate self-paced actions. The loss of these neurons in Parkinson’s disease (PD) perturbs basal ganglia inputs to the mThal, leading to impairments in movement initiation. Interestingly, PD disrupts self-paced movements more than those triggered by external cues.
We propose that self-paced movement initiation depends on the basal ganglia projections to the mThal, whereas external cues can engage the mThal through cerebellar and/or midbrain circuits to promote movement initiation.
To test this hypothesis, we propose a novel behaviour task where mice initiate the same action in a cued or a self-paced manner, combined with recordings and optogenetic manipulation of input-defined mThal populations. We expand this approach to a mouse model of PD to further test if our hypothesis can explain why the use of external cues has a beneficial effect in PD.
Our ground-breaking experiments will advance the fundamental understanding of the neural circuits that support self-paced and cued movement initiations, while establishing a framework to understand the positive effect of cues in PD.

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-2025-STG

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Institution d’accueil

FUNDACAO D. ANNA DE SOMMER CHAMPALIMAUD E DR. CARLOS MONTEZ CHAMPALIMAUD
Contribution nette de l'UE
€ 1 499 768,00
Coût total
€ 1 499 768,00

Bénéficiaires (1)