Tilbake til søkeresultatene

FRIMED2-FRIPRO forskerprosjekt, medisin og helse

POPULATION DYNAMICS OF ENTORHINAL GRID CELLS

Alternativ tittel: POPULASJONSDYNAMIKK I ENTORHINALE GITTERCELLER

Tildelt: kr 10,0 mill.

En av de største utfordringene i utforskingen av hjernen er å forstå opphavet til høyere ordens hjernefunksjoner slik som tenking, planlegging, hukommelse og beslutningstaking. Slike hjernefunksjoner avhenger av de delene av hjernebarken som har vist størst ekspansjon og differensiering i utviklingen av pattedyr - ofte kalt assosiasjonscortex. Dette er deler av hjernebarken som er vanskelige å forstå, men på ett område har det vært betydelig framgang - det gjelder områdene som gjør oss i stand til å vite hvor vi er, og hvordan vi kommer fra ett sted til et annet. Denne kodingen finner sted blant annet i hippocampus og entorhinal cortex - områder dypt inne i tinninglappen, langt fra noen av sansesystemene. I løpet av det siste tiåret har vi vist at entorhinal cortex inneholder en rekke celletyper som koder posisjon på forskjellige måter. Den første celletypen vi oppdaget var gittercellene. Gitterceller er celler i entorhinal cortex som er elektrisk aktive kun når dyr er på steder som til sammen danner et heksagonalt rutenett, som på et kinasjakkbrett, over det tilgjengelige miljøet. Fordi disse cellene uttrykker informasjon om avstand og retning tenker vi ofte på dem som hjernens indre GPS. Prosjektet som nå har fått støtte fra Forskningsrådet er del av et forskningsprogram med hensikt å identifisere de underliggende nevrale kodene for posisjonsberegning i gitterceller. For å identifisere disse kodene er det nødvendig å måle signaler fra hundrevis av gitterceller på samme tid, siden koden ligger i nettverket og i forbindelsene mellom de mange cellene. Vi skal ta i bruk og videreutvikle to nye metoder for å studere store populasjoner av gitterceller og bruke disse metodene til å komme nærmere kodene for posisjon. Den ene metoden fanger opp elektriske signaler fra hundrevis av celler samtidig over store områder; den andre består av et hodemonterbart 2-g tungt høyoppløselig tofoton-mikrsoskop som kan avbilde aktivitet i gitterceller under naturlig atferd.

One of the grand challenges in neuroscience is to comprehend neural computation in the association cortices, the parts of cortex that have shown the largest expansion and differentiation during mammalian evolution. While we have learnt a lot about neural coding at the bottom of the cortical hierarchy, in sensory systems, we still have only a nascent understanding of coding and computation in higher-order sensory and association cortices. The present project is part of a research programme using our 2005 discovery of grid cells to unravel the fundamental computational algorithms of the association cortices and their contribution to specific functions of the mammalian cortex. Grid cells are cells in the mammalian medial entorhinal cortex that are active only when animals are at locations that, for each cell, tile the environment in a periodic hexagonal pattern, like in a Chinese checkerboard. The aim of the present project is to identify the key computational neural-network algorithms underlying the formation of grid-cell patterns and the use of such patterns to express dynamically information about the animal's location. For such algorithms to be identified, we need access to the simultaneous activity of hundreds of neurons in the local entorhinal network. No one has yet been able to record from so many cells in parallel but technologies for large-scale population recordings are now coming of age. In this project, we shall implement two emerging technologies - very-high-site-count silicon-probe recordings and miniature 2-photon imaging - in neural population studies of entorhinal cortex in freely moving rodents. We shall use these technologies to decipher the intrinsic activity structure of grid-cell networks and determine if grid patterns are present in the absence of external sensory stimulation. We shall also establish how entorhinal networks are organized in anatomical space and how these networks emerge during pre- and postnatal development of entorhinal cortex.

Aktivitet:

FRIMED2-FRIPRO forskerprosjekt, medisin og helse

Finansieringskilder