Projektbeschreibung
Die Rolle der menschlichen Evolution bei der Entwicklung der Synapsen
Synapsen – die Verbindungsstellen zwischen Nervenzellen – spielen in den Schaltkreisen des Gehirns und bei der Informationsübertragung eine zentrale Rolle. Die kognitiven Fähigkeiten des Menschen wären ohne sie nicht möglich. Doch Verteilung, Reifung und Plastizität menschlicher Synapsen unterscheiden sich von denen der Nagetiere oder nichtmenschlicher Primaten. Darum wollten die Forschenden im EU-finanzierten Projekt SYNPATH zum einen die molekularen Mechanismen der Entwicklung und Plastizität menschlicher Synapsen untersuchen und zum anderen die spezifische Regulierung der Synapsen, wie sie beim Menschen auftritt. Dabei konzentrieren sie sich auf das Gen SRGAP2. Über einen fachübergreifenden Ansatz mit Maus- und Menschmodellen werden die Forschenden völlig neue Erkenntnisse über die Evolution des menschlichen Gehirns liefern, die auch in die klinische Praxis bei neurologischen Entwicklungsstörungen hineinwirken werden.
Ziel
The synapse is a nanoscale machine, which transfers, integrates and stores information in brain circuits. Its function relies on multimolecular networks of interactions whose composition and dynamics shape synaptic transmission. A large body of evidence indicates that synapses specialized in humans. Human synapses are more densely distributed along dendrites and their period of maturation is protracted compared to rodent or non-human primate synapses. The rules governing their plasticity also differ from the other mammalian species studied so far. These traits contribute to the formation and function of complex circuits supporting human cognitive abilities. Yet, the underlying molecular mechanisms are not known. Here we will investigate the role of molecular pathways linked to human evolution in the regulation of synaptic development and plasticity. The proposed research takes advantage of my previous work on Slit-Robo Rho GTPAse-activating protein 2 (SRGAP2), one of the few genes specifically duplicated in humans, and the only one implicated at synapses so far. We will use the duplications of SRGAP2 as a thread to uncover i) fundamental mechanisms of synaptic development and plasticity, and ii) regulations specific to human synapses. To achieve our goals, we will employ a multi-disciplinary approach based on in vivo manipulations in intact mouse cortical circuits, mass spectrometry, live-cell single-molecule super-resolution microscopy, electrophysiology, and engineering of cortical neurons derived from human pluripotent stem cells. The combination of mouse and human models will allow us to establish a robust framework to bridge the gap in knowledge between cellular neurobiology and human brain evolution, and better understand synaptic dysfunctions in neurodevelopmental disorders.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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