Regulation of information flow in a minimal nervous system
- Reference number
- FFL21-0166
- Project leader
- Morud Lekholm, Julia
- Start and end dates
- 220801-271231
- Amount granted
- 15 000 000 SEK
- Administrative organization
- Göteborg University
- Research area
- Life Sciences
Summary
Everything you perceive stems from dynamical actions across the complex nervous system of your brain. Modern scientific approaches have for long been aimed at understanding the relationship between genes and behaviour, but it is still a central problem in neuroscience. This understanding requires insight into how gene products act within neuronal circuits to decode external sensory information. The problem is complicated by the vast complexity of the mammalian brain, but several important breakthroughs have been enabled by using simpler model organisms that are easier to study and manipulate. This project will take such an approach by using powerful genetic and imaging techniques available in the nematode C. elegans to understand the role for several orphan or newly characterised ion-channel receptors, which may bind neurotransmitters such as dopamine or serotonin, in regulating neural signal transduction. State-of-the-art molecular and biochemical methods will provide in-depth understanding of the molecular mechanisms that govern fundamental neuronal processes, such as memory formation. High-throughput methods will be used to study behavioural consequences to genetic or pharmaceutical activation of these receptors. The proposed project will deepen our understanding for some of the most fundamental neuronal processes - how a neuronal signal can transduce within a neuronal network. In the extension, the project may contribute to new treatments for neuropsychiatric disorders.
Popular science description
För att kunna förstå hur hjärnan tar in och behandlar signaler från vår omvärld måste vi först förstå hur signaler uppstår i den enskilda nervcellen. Dessa typer av processer är mycket svåra att förstå i mer komplexa organismer, såsom möss och människa. Genom att använda ett tillvägagångssätt med en mindre komplex organism, såsom rundmasken C. elegans, minskar antalet möjliga processer och en ökad chans till förståelse för molekylär mekanismer och grundläggande principer i ett nervsystem finns. Detta är ett tidigare mycket framgångsrikt koncept och flera stora vetenskapliga genombrott har gjorts i enklare modellorganismer. I C. elegans finns endast 302 nervceller, att jämföras med människans biljoner nervceller. Detta har möjliggjort att alla kopplingar och kontakter (synapser) mellan nervceller i C. elegans är kartlagda och kända, vilket gör tolkningen av hur nervsignaler uppstår och fortplantas enklare. Detta projekt syftar till att utnyttja de fördelar som C. elegans som modell har ochre så vis med hög noggrannhet kunna studera en grupp okända eller, av den sökande, nyligen karaktäriserade receptorer som finns på nervcellens yta och i kopplingarna mellan nervceller. Dessa receptorer aktiveras av ämnen såsom dopamin och serotonin, ämnen som man vet har stor betydelse för olika typer av beteenden, som att styra olika rörelsemönster eller hur djur och människor svarar på olika typer av stimuli från omgivningen. Detta innebär komplex kommunikation mellan flertalet nervceller och för att fullt ut kunna förstå hur nervceller signalerar och hur dessa signaler fortplantas i ett nervsystem, måste man veta i detalj hur dessa receptorer fungerar. Detta inkluderar vilka specifika ämnen som binder till receptorerna, vad som händer i cellen när receptorerna aktiveras och hur cellen kontrollerar antalet receptorer som finns tillgängliga för att kunna aktiveras på cellens yta. Projektet kommer även att undersöka hur grundläggande mekanismer för enkla former av inlärning och minne styrs via dessa receptorer och vad som i sin tur styr tillgängligheten av receptor i nervcellen. Detta för att i förlängningen öka vår förståelse för hur denna grupp av receptorer är inblandade i fortplantningen och bearbetning av stimuli från vår omvärld.