Projektbeschreibung
Salamander als Forschungsobjekt für Bewegung vierbeiniger Tiere
Mithilfe der Salamander könnte die Wissenschaft mehr über die neuronalen Netze in Erfahrung bringen, die bei Vierfüßern an der Fortbewegung beteiligt sind. Das EU-finanzierte Projekt SALAMANDRA wird diese mehrbeinigen Amphibien, die sowohl schwimmen als auch laufen können, mit einer Kombination aus Genomik, systemischen Neurowissenschaften, numerischer Modellierung und Biorobotik untersuchen, um das Wechselspiel zwischen zentralen und peripheren Mechanismen zu entschlüsseln. Es wird betrachten, wie als Reaktion auf verschiedene Reize aus der Umwelt oder intrinsische Stimuli angemessene Bewegungen erzeugt werden und wie diese Funktion nach einer Verletzung wiederhergestellt werden kann. Außerdem soll die Reorganisation der Bewegungsschaltkreise im Zusammenhang mit der funktionellen Regeneration nach einer Rückenmarksverletzung erforscht werden. Salamander sind für diese Studie die idealen Organismen, weil ihr anatomisch vereinfachtes Nervensystem alle wichtigen Eigenschaften aufweist, die Vierfüßern gemein sind. Zusätzlich haben sie unter den Wirbeltieren einzigartige Fähigkeiten zur Regeneration.
Ziel
The goals of this project are to decipher how the interplay between central and peripheral mechanisms controls locomotion in four legged animals (tetrapods) and to the delineate the reorganization of motor circuits linked to functional regeneration after spinal cord lesion. We will take advantage of the evolutionarily conserved traits of neural structures in vertebrates to address these two fundamental questions by using salamanders as model organisms. Salamanders are best suited to these aims for two main reasons: First, because they have an anatomically simplified nervous system, which yet possesses the main features of all tetrapods; second, because they have unique regeneration abilities among vertebrates and can functionally repair their spinal cord after full transection. Taking an interdisciplinary approach, we will investigate the dynamic interactions between the nervous system, the body, and its environment before and after spinal cord lesion. We will combine numerical models of locomotor neural circuits, robotics, and advanced functional analyses in genetically modified salamanders in a way that will allow us to test biological data in neuromechanical models (simulations and robots) and, conversely, to validate model-based predictions in animals. Through the concerted and tightly collaborative activities in our laboratories, implementing state of the art assays ranging from the molecular to the organism level, we expect to create a blueprint of tetrapod locomotion control: how appropriate movements are generated in response to various environmental or intrinsic stimuli, and how such function can be recovered after injury. The synergy between our groups of complementary expertise will boost scientific research at multiple levels, not only in the field of neuroscience but also in regeneration research, robotics, and numerical modeling.
Wissenschaftliches Gebiet
- natural sciencesbiological sciencesneurobiology
- natural sciencesbiological sciencesgenetics
- natural sciencesmathematicspure mathematicsmathematical analysisfunctional analysis
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringrobotics
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-SyG - Synergy grantGastgebende Einrichtung
1015 Lausanne
Schweiz