Projektbeschreibung
Nutzung des „sauberen“ Schaltplans der Natur, um die neuronale Verarbeitung zu verstehen
Das Verständnis darüber, wie das Gehirn Informationen verarbeitet, ist für Neuroforschende und Fachkräfte aus der Informatik geradezu ein Heiliger Gral. Forschende haben enorme Entwicklungen erreicht, vor allem dank bedeutender technologischer Fortschritte, die das Experimentieren, Visualisieren, Modellieren und Datenanalysen unterstützen. Neue Techniken ermöglichen es Forschenden, große Ensembles von Zellen in wachen und sich verhaltenden Tieren aufzuzeichnen. Dies ist ein großer Schritt auf dem Weg zur Entwicklung realistischer Netzwerkmodelle für die Signalverarbeitung und -erkennung. Das EU-finanzierte Projekt ANAT-MEC plant, einen großen Beitrag zu diesen Bemühungen zu leisten, indem groß angelegte Einzelzellaufzeichnungen eines bestimmten Bereichs des Gehirns durchgeführt werden, dessen Zellen und ihre Verbindungen zum Kortex eine einzigartige individuelle Spezifität genau definierter Funktionen aufweisen.
Ziel
The medial entorhinal cortex (MEC) and the adjacent pre- and parasubiculum are thought to create an internal map of self-position that animals may use for goal-directed navigation. This map uses a set of functionally specific and largely non-overlapping cell types: grid cells, border cells, speed cells, object-vector cells, and head-direction cells. The presence of multiple distinct functional cell types, matched in specificity only by cell populations in some of the sensory and motor cortices, allows us to examine input-output transformations and computational algorithms in association cortices with unprecedented power and detail. In order to examine these algorithms, however, an obvious and crucial first step is to map the division of function across cells in anatomical space. This requires recording of hundreds of cells at the same time in freely-behaving animals exploring open spatial environments. Unfortunately the absence of appropriate methods for neural recording at the population level has so far prevented a clear understanding of the broader organization of multi-cell-type and multi-layer networks of MEC, at both micro and macro scales.
During my PhD, I invented a technique called “fast high-resolution miniaturized two-photon microscopy (FHIRM-TPM)”, which, through the use of a portable light-weight (2g) two-photon microscope, allows animals to move freely while large scale, single-cell-resolution calcium imaging is performed. In ANAT-MEC, I will refine this optical imaging method to study neural activity during spatial navigation in two-dimensional environments. I shall characterize in detail the anatomical organization of distinct cell types in MEC while mice engage in naturalistic, exploratory behavior in open spaces. Besides shedding light on this specific question, the project will – by developing a new technology - also open doors to unravel fundamental mechanisms of neural code formation in the mammalian space circuit.
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.
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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