Projektbeschreibung
Schaltkreise der koordinierten Fortbewegung verstehen
Das Kleinhirn steuert die Bewegungskoordination, sodass es ein attraktives System für die Erforschung neuronaler Schaltkreise wird. Die Schaltmechanismen, die der zerebellären Koordination der Fortbewegung zugrundeliegen, sind jedoch noch nicht ausreichend untersucht worden. Die Schwierigkeit besteht darin, aus der komplexen Körperaktion der Fortbewegung quantitative Maße für die Koordination zu gewinnen. Mit einem zuvor entwickelten, maßgeschneiderten System kann die Bewegungskoordination von Mäusen analysiert werden, da dieses die kontinuierliche Bewegung von Pfoten, Schnauze und Schwanz in 3D verfolgt. Die hohe raum-zeitliche Auflösung ermöglicht die quantitative Bewertung von Bewegungselementen, die von der Kleinhirnfunktion abhängen. Das vom Europäischen Forschungsrat finanzierte Projekt LOCOMOUSE wird einen quantitativen Verhaltensansatz mit Elektrophysiologie und Optogenetik kombinieren, um die für die Bewegungskoordination verantwortlichen Schaltmechanismen aufzudecken. Ziel ist es, die Zusammenhänge zwischen der Aktivität neuronaler Schaltkreise und der koordinierten motorischen Kontrolle besser zu verstehen.
Ziel
A remarkable aspect of motor control is our seemingly effortless ability to generate coordinated movements. How is activity within neural circuits orchestrated to allow us to engage in complex activities like gymnastics, riding a bike, or walking down the street while drinking a cup of coffee? The cerebellum is critical for coordinated movement, and the well-described, stereotyped circuitry of the cerebellum has made it an attractive system for neural circuits research. Much is known about how activity and plasticity in its identified cell types contribute to simple forms of motor learning. In contrast, while gait ataxia, or uncoordinated walking, is a hallmark of cerebellar damage, the circuit mechanisms underlying cerebellar contributions to coordinated locomotion are not well understood. One limitation has been the difficulty in extracting quantitative measures of coordination from the complex, whole body action of locomotion. We have developed a custom-built system (LocoMouse) to analyze mouse locomotor coordination. It tracks continuous paw, snout, and tail trajectories in 3D with unprecedented spatiotemporal resolution and it has allowed us to identify specific, quantitative locomotor elements that depend on intact cerebellar function. Here we will combine this quantitative behavioral approach with electrophysiology and optogenetics to investigate circuit mechanisms of locomotor coordination. We will 1) Optogenetically silence the output of cerebellar subregions to understand their distinct contributions to locomotion. 2) Record from identified neurons and correlate their activity with specific locomotor parameters. 3) Optogenetically stimulate defined cell types to investigate circuit mechanisms of coordinated locomotion. These experiments will establish causal relationships between neural circuit activity and coordinated motor control, a problem with important implications for both health and disease.
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
(öffnet in neuem Fenster) ERC-2014-STG
Andere Projekte für diesen Aufruf anzeigenFinanzierungsplan
ERC-STG -Gastgebende Einrichtung
1400-038 Lisboa
Portugal