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

Descrizione del progetto

Decodificare il modo in cui il cervello attiva il movimento

Ogni azione, sia che la scegliamo noi stessi sia che reagiamo a un suggerimento, ha inizio nel profondo del cervello; ciononostante, i precisi circuiti neurali che fanno passare tale organo dalla pianificazione all’azione sono tuttora poco chiari. Il progetto DisSeCT, finanziato dal CER, mira a scoprire il modo in cui le diverse regioni cerebrali lavorano insieme per avviare il movimento e perché questo processo si interrompe in malattie come il Parkinson. Utilizzando esperimenti comportamentali avanzati nei topi, DisSeCT raffronterà le modalità attraverso cui il talamo motorio si attiva durante i movimenti avviati autonomamente rispetto a quelli innescati dall’esterno. Combinando registrazioni neurali e optogenetica, il team mapperà come i segnali dei gangli basali, del cervelletto e del mesencefalo coordinano il movimento e i motivi per cui i segnali esterni possono aiutare a ripristinare il moto nei pazienti affetti da morbo di Parkinson.

Obiettivo

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.

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-2025-STG

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Istituzione ospitante

FUNDACAO D. ANNA DE SOMMER CHAMPALIMAUD E DR. CARLOS MONTEZ CHAMPALIMAUD
Contributo netto dell'UE
€ 1 499 768,00
Indirizzo
AVENIDA BRASILIA, CENTRO DE INVESTIGACAO DA FUNDACAO CHAMPALIMAUD
1400-038 LISBOA
Portogallo
Tipo di attività
Research Organisations
Collegamenti
Costo totale
€ 1 499 768,00

Beneficiari (1)