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Principles underlying information flow across the entire brain of the zebrafish

Descripción del proyecto

El mecanismo del flujo de la información a lo largo del encéfalo

Las neuronas del encéfalo forman conjuntos neuronales, estructuras funcionales de mayor tamaño que se comunican para facilitar el flujo de la información y generar respuestas motoras y la función cognitiva. Sin embargo, sigue sin conocerse el mecanismo preciso del flujo de la información a través de los conjuntos neuronales del encéfalo. El proyecto financiado con fondos europeos BrainInformationFlow utilizará larvas de pez cebra como modelo experimental para estudiar la dinámica de todo el encéfalo. Los investigadores emplearán optogenética y microscopía para revelar la estructura y la organización de la conectividad del encéfalo. Se hará hincapié en la solidez de los circuitos encefálicos y los mecanismos de compensación en caso de interrupción del flujo de información. Los resultados del proyecto podrían revelar conocimientos importantes sobre los mecanismos patológicos que subyacen a los trastornos neurológicos.

Objetivo

How information is processed and flows through the brain to generate motor behaviours and cognitive functions is a paramount question in neurosciences. Donald Hebb proposed that individual neurons cooperate to form larger functional structures (neuronal assemblies) that communicate between them through phase sequences. Recent experiments support the existence of assemblies but how does the information flow between these neuronal assemblies, across the entire brain, remains elusive.
I propose to use the zebrafish larva as the experimental model that in combination with optogenetics and light-sheet microscopy, enables monitoring whole-brain dynamics, with single-neuron resolution in an intact behaving vertebrate. Taking advantage of a multidisciplinary approach involving cutting-edge optical techniques, genetics, optogenetics, and mathematical methods from graph theory and statistical mutual information, I intend to shed light on basic principles underlying the flow of information across the entire brain. Specifically, I will study the following aims:
* Description of the connectivity structure and organization across the whole brain.
* Testing the existence of bottlenecks and surrogate connectivity between neuronal assemblies.
* Network connectivity robustness: circuit and physiological compensations following flow of information interruption.
In recent years, zebrafish became an important model for human diseases (e.g. Parkinson's, Rett's syndrome, or autism). Thus, my findings may contribute to the understanding of information flow anomalies associated with neurological disorders, and therefore open new doors for the design of novel treatments, still impossible to envision using more complex animal models.

Régimen de financiación

MSCA-IF-EF-ST - Standard EF

Coordinador

ECOLE NORMALE SUPERIEURE
Aportación neta de la UEn
€ 196 707,84
Dirección
45, RUE D'ULM
75230 Paris
Francia

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Región
Ile-de-France Ile-de-France Paris
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
€ 196 707,84