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Cerebellar circuit mechanisms of coordinated locomotion in mice

Descripción del proyecto

Comprender los circuitos de la locomoción coordinada

El cerebelo controla la coordinación del movimiento, lo que lo convierte en un sistema atractivo para la investigación de circuitos neuronales. Sin embargo, los mecanismos de circuito que subyacen a la coordinación cerebelosa de la locomoción no se han estudiado en profundidad. La dificultad está asociada a la extracción de medidas cuantitativas de coordinación a partir de la compleja acción corporal de la locomoción. Un sistema desarrollado previamente a medida permite analizar la coordinación locomotora de los ratones mediante el seguimiento continuo de las trayectorias de las patas, el hocico y la cola en 3D. La alta resolución espaciotemporal permite la evaluación cuantitativa de elementos locomotores que dependen de la función cerebelosa. El proyecto LOCOMOUSE, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, combinará un enfoque cuantitativo del comportamiento con la electrofisiología y la optogenética para descubrir los mecanismos de circuito responsables de la coordinación locomotora. El objetivo es comprender mejor las relaciones entre la actividad de los circuitos neuronales y el control motor coordinado.

Objetivo

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.

Régimen de financiación

ERC-STG - Starting Grant

Institución de acogida

FUNDACAO D. ANNA DE SOMMER CHAMPALIMAUD E DR. CARLOS MONTEZ CHAMPALIMAUD
Aportación neta de la UEn
€ 1 496 750,00
Dirección
AVENIDA BRASILIA, CENTRO DE INVESTIGACAO DA FUNDACAO CHAMPALIMAUD
1400-038 Lisboa
Portugal

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Región
Continente Área Metropolitana de Lisboa Área Metropolitana de Lisboa
Tipo de actividad
Research Organisations
Enlaces
Coste total
€ 1 496 750,00

Beneficiarios (1)