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Do behaving animals extract information from precise spike timing? – The use of temporal codes

Description du projet

Étudier la manière dont le cerveau des animaux code l’information

Les codes temporels neuronaux contribuent à appréhender la manière dont le cerveau encode les informations. Lorsque l’information est transmise via un temps d’occurrence précis des impulsions, nous qualifions le code neuronal de temporel. Il n’est actuellement pas certain que les animaux utilisent ce schéma de codage particulier. La manipulation du temps d’occurrence des impulsions pendant le comportement animal pose des défis importants, qui pourraient néanmoins être surmontés à l’aide de l’optogénétique. La mouche constitue un système modèle idéal d’étude des codes temporels en raison de son nombre limité de neurones, ce qui permet une cartographie complète de l’activité neuronale dans tous les neurones concernés. Le projet Temporal Coding, financé par le CER, entend déterminer directement si les animaux recourent au codage temporel et faire la lumière sur les circuits et les mécanismes responsables du codage de l’intensité.

Objectif

Neural temporal codes have come to dominate our way of thinking on how information is coded in the brain. When precise spike timing is found to carry information, the neural code is defined as a temporal code. In spite of the importance of temporal codes, whether behaving animals actually use this type of coding is still an unresolved question. To date studying temporal codes was technically impossible due to the inability to manipulate spike timing in behaving animals. However, very recent developments in optogenetics solved this problem. Despite these modern tools, this key question is very difficult to resolve in mammals, because the meaning of manipulating a part of a neural circuit without knowledge of the neural activity of all the neurons involved in the coding is unclear.

The fly is an ideal model system to study temporal codes because its small number of neurons allows for complete mapping of the neural activity of all the neurons involved. Since temporal codes are suggested to be involved in olfactory intensity coding, I will study this process. I will device a multidisciplinary approach of electrophysiology, two-photon imaging and behavior.

I aim to examine for the first time directly whether temporal coding is used by behaving animals and to unravel the circuits and mechanisms that underlie intensity coding. To do so, I will manipulate the temporal codes in behaving animals and examine whether the behavioral responses change accordingly. To guide this study I will generate three novel databases of: i. the temporal activity of all neurons involved in Drosophila olfactory intensity coding. ii. The functional connectivity between the two brain regions that are involved in the intensity coding and iii. behavioral responses to different odors and intensities.

Thus, this research will use cutting edge techniques to resolve a long standing basic question in neuroscience: how does the brain actually code information?

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

ERC-STG - Starting Grant

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2015-STG

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Institution d’accueil

TEL AVIV UNIVERSITY
Contribution nette de l'UE
€ 1 500 000,00
Coût total
€ 1 500 000,00

Bénéficiaires (1)