Opis projektu
Aktywność neuronów i neuromodulacja a postrzeganie i uczenie się sekwencji dźwiękowo-dotykowych
Poszczególne neurony w korze mózgowej integrują informacje podchodzące z różnych zmysłów w celu identyfikacji obiektów i sekwencji zdarzeń. Jednocześnie cząsteczki neuromodulacyjne kształtują aktywność tych neuronów, dostosowując je do otaczającego kontekstu. To wzajemne oddziaływanie generuje przestrzenno-czasowe wzorce aktywności neuronalnej zawierające kod postrzegania. Zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu EnlightenedLoom chce wyjaśnić rolę grup funkcjonalnych neuronów w przetwarzaniu sekwencji dźwiękowo-dotykowych. Badacze wykorzystają w tym celu zaawansowane narzędzia optyczne i obliczeniowe, aby opracować nowatorskie i integracyjne podejście do funkcjonowania neuronów. W ramach prac naukowcy zbadają zarówno aktywność neuronów i neuromodulację w wysokiej rozdzielczości, a następnie zinterpretują ich rolę na podstawie ram teoretycznych.
Cel
The world often presents us with sequences of multisensory stimuli unfolding over time, like a car appearing after we hear it approaching. In the cerebral cortex, individual neurons integrate information across senses and time in order to identify these objects. Meanwhile, neuromodulatory molecules shape neural computations, adapting them to context and experience. It is from this interplay that the spatio-temporal patterns of neural activity containing the code for how we perceive the world originate. However, these activity patterns have long been experimentally inaccessible, and they have never been investigated concurrently to neuromodulation. With this project, I will reveal the causal role of functionally-identified ensembles of neurons in the perception and learning of audio-tactile sequences. I will combine, for the first time, two-photon (2p) imaging and holographic-optogenetics with fluorescent neuromodulation sensors. My experiments will be performed in the posterior parietal cortex (PPC) of the mouse, a multimodal area acting as sensory history buffer. I will focus on noradrenaline (NA), a modulator so far involved in sharpening processing of weak unisensory features. I will 1) test which PPC neurons are sufficient, when activated, to bias perception of multisensory sequences during a behavioural task; 2) simultaneously, I will test whether and how PPC levels of NA change when altering sequence discriminability. My experiments will be supported by a solid theoretical framework based on Information Theory. In conclusion, I will use a unique combination of advanced molecular, optical, and computational tools to pursue a novel, causal and integrative approach to cortical function: one where functional neuronal subgroups and neuromodulation are investigated together, at high-resolution, to explain the multi-layered biological basis of the fascinating interaction between our brains and the world.
Dziedzina nauki
Słowa kluczowe
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Koordynator
16163 Genova
Włochy