Descrizione del progetto
Il meccanismo del flusso di informazioni nel cervello
I neuroni cerebrali formano i raggruppamenti neuronali, ovvero ampie strutture funzionali che comunicano per trasmettere flussi di informazioni e dare origine al comportamento motorio e alla funzione cognitiva. Tuttavia, non è ancora compreso l’esatto meccanismo alla base del flusso di informazioni nell’ambito dei raggruppamenti neuronali del cervello. Il progetto BrainInformationFlow, finanziato dall’UE, impiegherà le larve di pesci zebra come modello sperimentale per studiare le dinamiche dell’intero cervello. I ricercatori si avvarranno dell’optogenetica e della microscopia per rivelare la struttura e l’organizzazione della connettività cerebrale. Sarà posta particolare attenzione alla solidità dei circuiti cerebrali e ai meccanismi di compensazione nel caso di interruzione del flusso di informazioni. I risultati del progetto dispongono del potenziale per accedere a conoscenze importanti sui meccanismi patologici alla base delle malattie neurologiche.
Obiettivo
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.
Campo scientifico
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
MSCA-IF-EF-ST - Standard EFCoordinatore
75230 Paris
Francia