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Holographic control of visual circuits

Descripción del proyecto

Que la luz desvele los circuitos encefálicos con una resolución de célula única

Decenios de investigación basada en los avances en métodos experimentales, tecnologías y modelos teóricos que capitalizan el poder de la informática han contribuido sobremanera a comprender la estructura y función del encéfalo. Y, sin embargo, tal como dice la frase hecha: «cuanto más sé, sólo sé que no sé nada». El santo grial sigue siendo poder correlacionar cómo se agrega la actividad de neuronas individuales de regiones separadas del encéfalo para desempeñar funciones globales del encéfalo, del mismo modo que las notas de instrumentos diferentes contribuyen a una sinfonía. Con todo, lograr esta meta aún está lejos debido a los aproximadamente ochenta mil millones de neuronas del encéfalo humano. El proyecto financiado con fondos europeos HOLOVIS está desarrollando técnicas ópticas de alta tecnología para dilucidar la conectividad de los circuitos encefálicos de escala media, así como su función conjunta, con una resolución de célula única.

Objetivo

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.

Ámbito científico

CORDIS clasifica los proyectos con EuroSciVoc, una taxonomía plurilingüe de ámbitos científicos, mediante un proceso semiautomático basado en técnicas de procesamiento del lenguaje natural.

Régimen de financiación

ERC-ADG - Advanced Grant

Institución de acogida

CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE CNRS
Aportación neta de la UEn
€ 2 500 000,00
Dirección
RUE MICHEL ANGE 3
75794 Paris
Francia

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Región
Ile-de-France Ile-de-France Paris
Tipo de actividad
Research Organisations
Enlaces
Coste total
€ 2 500 000,00

Beneficiarios (1)