视觉皮层功能柱的谱系发育基础

基本信息
批准号:31671069
项目类别:面上项目
资助金额:67.00
负责人:李晔
学科分类:
依托单位:浙江大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:郑婵颖,刘怿君,孙丽,柳荫,冯先锋,张宇峰,鞠煕慧,金以勒,路玉坤
关键词:
视觉皮层功能柱双光子钙成像视觉经验皮层神经元发育谱系
结项摘要

The mammalian neocortex is instrumental in a variety of cognitive functions, and understanding cortical circuitry is essential for prevention and treatment of mental disorders. A prominent feature of the cortex is that neurons with similar functional properties are organized in columns. However, how the columnar structure arises during development remains poorly understood. Our recent study in mouse visual cortex has shown that sister neurons originating from a common progenitor cell during early brain development exhibit strong similarity in orientation tuning, arguably the most important functional property in the primary visual cortex. This finding demonstrated, for the first time, a direct correspondence between the ontogenetic and functional columns, and it opened new avenues for studying cortical circuitry. The proposed study aims to address several basic questions concerning the developmental origin of cortical microcircuits, using a combination of techniques including two-photon imaging, neuronal labeling with viral injection and electrophysiological recording. By testing whether and how the functional similarity between sister neurons depends on their lineage and physical distances, we will define the basic information processing unit of the cortex (Aim 1). By manipulating the visual experience of the animals, we will elucidate the interactions between developmental lineage and visual experience in shaping the functional properties of cortical neurons (Aim 2). These experiments represent a major step to bridge developmental and systems neuroscience, and they are likely to provide unprecedented insights into the development and organizational principle of cortical microcircuits.

大脑皮层的一个突出特点是具有相似功能的神经元集群形成功能柱结构。但功能柱结构在发育过程中是如何形成的还不甚了解。在哺乳动物的视觉皮层(V1),神经元对视觉刺激的空间朝向有着高度的选择性。我们发现:小鼠V1在胚胎发育中来自同一神经祖细胞的姊妹神经元具有相似的朝向选择性。这是第一次直接证明由姊妹神经元组成的同源发生柱就是功能柱的发育基础。在这项研究中,我们将双光子钙成像和细胞发育学方法相结合,在多细胞水平上同时观察姊妹神经元的功能变化。主要探索同源发生柱中V1姊妹神经元的功能相似度对细胞间谱系距离,物理距离以及视觉经验的依赖性。发育过程中异常的神经环路连接已牵涉各种神经精神疾病,了解发育过程中功能柱的发生机制以及影响功能柱形成的内外因素有助于我们了解病理条件下神经系统功能异常的可能机制,从而为提供有效治疗提供新的思路和策略。

项目摘要

在啮齿类动物上,单个皮层神经元的强选择性和其群体神经元功能结构的强随机性(即“Salt and Pepper”结构)共存,这一事实对神经功能图(Neural map)的“起源”和“重要性”提出了基本科学问题。我们报到发现神经元之间的复杂亲属相关性(kinship)及其突触连接关系很好的解释了小鼠视觉皮层的Salt and Pepper”功能组织结构。起源于不对称分裂的径向胶质祖细胞(RGPs)的姐妹兴奋神经元(sister neurons)优先形成相互的垂直和水平突触连接,并具有相似的方位选择性(orientation selectivity)。相反,对称分裂的增殖性RGPs产生的表亲兴奋性神经元(cousin neurons)不仅不优先形成垂直的突触联系,而且还形成水平上的拮抗突触连接。根据突触连接性,表亲神经元之前在功能的相似度比姐妹神经元的方位选择性上表现出更多的差异。综上所述,这些结果表明亲属关系显著影响兴奋性神经元突触连接的模式和程度,从而决定了新皮质的精确功能组织结构。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于 Kronecker 压缩感知的宽带 MIMO 雷达高分辨三维成像

基于 Kronecker 压缩感知的宽带 MIMO 雷达高分辨三维成像

DOI:10.11999/JEIT150995
发表时间:2016
2

基于SSVEP 直接脑控机器人方向和速度研究

基于SSVEP 直接脑控机器人方向和速度研究

DOI:10.16383/j.aas.2016.c150880
发表时间:2016
3

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

DOI:
发表时间:2018
4

双吸离心泵压力脉动特性数值模拟及试验研究

双吸离心泵压力脉动特性数值模拟及试验研究

DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2020.19.016
发表时间:2020
5

基于余量谐波平衡的两质点动力学系统振动频率与响应分析

基于余量谐波平衡的两质点动力学系统振动频率与响应分析

DOI:10.6052/1672⁃6553⁃2017⁃059
发表时间:2018

李晔的其他基金

批准号:81701037
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71241003
批准年份:2012
资助金额:15.00
项目类别:专项基金项目
批准号:81701796
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:70803034
批准年份:2008
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31402282
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51802097
批准年份:2018
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41803051
批准年份:2018
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31601149
批准年份:2016
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71774118
批准年份:2017
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:51179035
批准年份:2011
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:21306002
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:91546115
批准年份:2015
资助金额:41.00
项目类别:重大研究计划
批准号:50909025
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:U1806228
批准年份:2018
资助金额:280.00
项目类别:联合基金项目
批准号:20873005
批准年份:2008
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:51279221
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:51879057
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:71771102
批准年份:2017
资助金额:49.00
项目类别:面上项目
批准号:81460167
批准年份:2014
资助金额:48.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:11872248
批准年份:2018
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:51479114
批准年份:2014
资助金额:84.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

猫视皮层功能柱的发育调控

批准号:30170314
批准年份:2001
负责人:石建
学科分类:C0902
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
2

大脑皮层处理现实世界复杂视觉信息的神经基础

批准号:90408020
批准年份:2004
负责人:李兵
学科分类:C0908
资助金额:35.00
项目类别:重大研究计划
3

利用人单个神经上皮干细胞研究大脑皮层细胞发育谱系及机制

批准号:31760272
批准年份:2017
负责人:朱小庆
学科分类:C0902
资助金额:35.00
项目类别:地区科学基金项目
4

视皮层视觉假体的视觉图像刺激-电刺激-视皮层响应映射模式研究

批准号:31070882
批准年份:2010
负责人:郑小林
学科分类:C1005
资助金额:33.00
项目类别:面上项目