Projektbeschreibung
Spannungsbasierte Bildgebung zur Untersuchung der räumlichen Informationsverarbeitung im Hippocampus
Der Hippocampus spielt bei der Speicherung von episodischen Erinnerungen eine wesentliche Rolle und wird seit längerem hinsichtlich seiner Bedeutung für das räumliche Gedächtnis erforscht. Der Hippocampus ist außerdem ein wichtiges Modell für In-vitro-Studien zu der molekularen, zellulären und Mikroschaltkreis-bezogenen Basis für Lernen und Gedächtnis. Das EU-finanzierte Projekt AllOptHIPP wird mithilfe einer neuen Technologie das Membranpotenzial mehrerer Neuronen in Mäusen zugleich aufzeichnen und manipulieren, um die Mechanismen der räumlichen Informationsverarbeitung im Gehirn zu untersuchen. Diese Forschungsarbeit wird die Lücke zwischen mechanistischen In-vitro-Studien und der In-vivo-Beschreibung von räumlichen Repräsentationen schließen und damit nähere Informationen über die mechanistische Basis für das räumliche Gedächtnis liefern. Damit leistet das Projekt einen ersten Schritt hin zu einem umfassenderen Verständnis davon, wie das Gehirn episodische Erinnerungen speichert und abruft.
Ziel
The hippocampus is critical for the storage of episodic memories and has been extensively studied on its role in spatial memory. The hippocampus is also a central model for in vitro studies on the molecular, cellular and microcircuit basis for learning and memory. I propose to use a new technology that I developed to record and manipulate the membrane potential of multiple neurons, simultaneously, in behaving animals to reveal the mechanisms by which hippocampal circuits process spatial information. This research will bridge the gap between the in vitro mechanistic studies and the in vivo efforts to describe the spatial representations.
I first propose to employ the voltage imaging technology for detailed mechanistic studies of the function and plasticity of hippocampal microcircuits during place cell formation (Objective 1). To this end, we will combine voltage imaging with Optogenetics in head-fixed mice performing virtual navigation in familiar and novel environments. To expand to a ‘systems’ view on hippocampal plasticity, we will next establish a method for optical selection of single neurons based on their functional profile (Objective 2). We will use this technology to trace the long-range projections and the pre- and postsynaptic landscape of photo-selected CA1 neurons. In the last objective, we will combine both technologies to dissect the contribution of different entorhinal cell types (i.e. grid cells, border cells, and speed cells) to place cell formation in CA1 (objective 3). To this end, we will image the entorhinal cortex and photo-select cells based on their functional profiles. We will then image CA1 while manipulating the activity of the selected entorhinal cells. Our work will provide new discoveries on the mechanistic basis for spatial memory and will comprise a first step towards broader understanding of how the brain stores and retrieves episodic memories.
Wissenschaftliches Gebiet
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-STG - Starting GrantGastgebende Einrichtung
91904 Jerusalem
Israel