Projektbeschreibung
Es werde Licht: Verschaltungen im Gehirn zeigen sich in Einzelzellauflösung
Jahrzehntelange Forschung, die auf Fortschritten bei den experimentellen Verfahren, Technologien und theoretischen Modellen aufbaut, welche die Leistungsfähigkeit von Computern ausschöpfen, hat enormes Wissen über Struktur und Funktion des Gehirns zusammengetragen und unser Verständnis vertieft. Wie das Sprichwort sagt: Je mehr wir wissen, desto mehr wird uns bewusst, wie viel wir noch nicht wissen. Ultimatives Ziel ist zu verstehen, wie die Aktivitäten einzelner Neuronen in getrennten Hirnregionen zusammenwirken, um die Funktionen des gesamten Gehirns abzusichern, in etwa so, wie sich die einzelnen Töne verschiedener Instrumente zu einer Symphonie vereinen. Angesichts der schätzungsweise 80 Milliarden Neuronen im menschlichen Gehirn erscheint dieses Ziel jedoch schwer erreichbar. Das EU-finanzierte Projekt HOLOVIS entwickelt hochtechnisierte optische Technologien, um die Konnektivität von Verschaltungen im mittleren Maßstab und die Funktion von Ensembles mit Einzelzellauflösung offenzulegen.
Ziel
The aim of this research program is to produce novel all-optical technologies to explore brain functions at the mesoscopic scale with cellular resolution opening a new phase in optogenetics that I named circuit optogenetics.
Revealing the neural codes supporting specific mammalian brain functions is a daunting task demanding to relate in vivo the individual activities of large numbers of neurons recorded jointly within collectives that form distinct nodes of a network and to perform precisely targeted and calibrated interventions in the spatiotemporal dynamics of neural circuits on the scale of naturalistic patterns of activity. Despite recent technical advances, these experiments remain out of reach because we lack a comprehensive approach for large-scale, multi-region, in depth, single cell and millisecond precise manipulation of neural circuits. HOLOVIS will tackle these limitations through the construction of an innovative paradigm combining optogenetics with cutting-edge technology of wave front shaping, compressed sensing, microendoscopy, wave-guide probes, laser developments and opsin engineering.
My lab has pioneered the use of wave front shaping for neuroscience and developed in the past years a number of new optical methods, for patterned optogenetic neuronal stimulation. Here, we will push forward this technology and first demonstrate the performances of these breakthrough systems to reveal how inter, intra-laminar and cortical/sub-cortical wiring construct and refine visual orientation selectivity in mice.
We will focus on the visual system of mice, whose input-output responses to controlled sensory stimulations have been characterized in decades of studies. However, we are persuaded that our approach can be used to reveal the connectivity rules that underlie specific patterns of activity of any neuronal circuit, thus defining the functional building blocks of distinct brain areas.
Wissenschaftliches Gebiet
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht.
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Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-ADG - Advanced GrantGastgebende Einrichtung
75794 Paris
Frankreich