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Neocortical long-range inhibition for learning and memory

Descrizione del progetto

Gettare luce sul modo in cui le regioni cerebrali contribuiscono ad apprendimento e memoria

Una nuova fase fondamentale nella ricerca in materia di apprendimento e memoria riguarda lo studio del modo in cui le interazioni di lungo raggio tra le diverse regioni cerebrali interagiscono con la plasticità locale, e la sostengono, per consentire una plasticità funzionale del circuito. Il primo strato della neocorteccia è fondamentale per l’apprendimento. La zona incerta, una regione del subtalamo, invia proiezioni inibitorie di lungo raggio al primo strato della corteccia uditiva; tuttavia, non è noto se e come queste ultime contribuiscano ai meccanismi di decodifica della memoria nei circuiti neocorticali. Il progetto incerta2cortex, finanziato dall’UE, indagherà sul modo in cui le proiezioni inibitorie di lungo raggio dalla zona incerta al primo strato della corteccia uditiva sostengano l’apprendimento e la memoria. Ciò fornirà importanti indizi su come le interazioni di lungo raggio tra le regioni cerebrali vadano a beneficio di questi due sistemi.

Obiettivo

The ability to learn from experience and remember one’s past is one of the most fundamental and fascinating functions of the brain that is also a central element of individual and collective human identity. A mechanistic understanding of memory has implications reaching from treatment of memory disorders to artificial intelligence and efficient hard- and software design. While by now we have a tolerable understanding of how local circuits implement the plastic changes that underlie learning and memory, brain areas do not function in isolation. In fact, it is precisely the extreme degree of neuronal interconnectivity that makes brain research such a fascinating challenge. Therefore, the critical next step in learning and memory research is to dissect how long-range interactions between different brain areas contribute to, and interact with, local plasticity to enable functional circuit plasticity. Neocortical layer 1 (L1) receives diverse long-range excitatory inputs, many of which are known to be important for learning. However, my host lab has recently found that the zona incerta (ZI) – a subthalamic nucleus – sends long-range inhibitory (LRI) projections to L1 of the auditory cortex (ACx). Whether and how LRI contributes to memory encoding mechanisms in neocortical circuits is completely unknown. Here I outline a strategy to dissect how LRI projections from the ZI to L1 ACx contribute to learning and memory, using a combination of cutting-edge in vivo imaging and recording techniques in conjunction with associative fear conditioning, optogenetic manipulations, viral tracing, genetic markers and slice recordings in mice. This multidisciplinary investigation will reveal important insights into how long-range interactions between brain areas contribute to learning and memory. Moreover, successful completion of this project, and rigorous training in other aspects of academic life, will provide the ideal stepping stone for my transition to scientific independence.

Coordinatore

MAX-PLANCK-GESELLSCHAFT ZUR FORDERUNG DER WISSENSCHAFTEN EV
Contribution nette de l'UE
€ 174 806,40
Indirizzo
HOFGARTENSTRASSE 8
80539 Munchen
Germania

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Regione
Bayern Oberbayern München, Kreisfreie Stadt
Tipo di attività
Research Organisations
Collegamenti
Costo totale
€ 174 806,40