Function of Hippocampal-Amygdala-Striatal Circuits
- Reference number
- STP25-0042
- Project leader
- Silberberg, Gilad
- Start and end dates
- 260601-310531
- Amount granted
- 5 000 000 SEK
- Administrative organization
- Karolinska Institutet
- Research area
- Life Sciences
Summary
The ability to detect, learn from, and avoid danger-predictive cues is essential for survival, enabling organisms to flexibly select appropriate approach or avoidance actions based on predicted outcomes. While adaptive avoidance supports survival, dysregulation of threat learning and action selection leads to maladaptive avoidance—a core feature of post-traumatic stress disorder (PTSD) and anxiety. The pathways linking fear-processing to action circuits are crucial for survival but poorly understood. Here, we aim to leverage the expertise of our respective laboratories to study the functional organization of the hippocampus-amygdala-striatal pathway, which links fear and action circuits. Objectives: Aim 1:"Map the presynaptic and postsynaptic cell types and their functional connectivity, including synaptic strength and plasticity, along the hippocampal-amygdala-striatal axis. Aim 2:"Characterize pathway-specific neuronal dynamics in vivo using electrophysiology and calcium imaging during fear learning, retrieval, and extinction. Aim 3:"Test the causal roles of defined circuits in fear expression and action selection using optogenetics and chemogenetics. Aim 4:"Identify and functionally map fear- and extinction-related engram cells across the hippocampal-amygdala-striatal network. Aim 5:"Define the morphophysiological and molecular identities of amygdala-striatal and fear-related neurons using patch-clamp electrophysiology combined with single-cell RNA sequencing.
Popular science description
Att förstå hur information leds genom distribuerade hjärnkretsar är en central utmaning inom systemneurovetenskapen. Även om storskalig anatomisk konnektivitet har kartlagts i stor utsträckning, är den funktionella organisationen av långväga projektioner – särskilt deras celltypsspecifika interaktioner med målkretsarnas mikrokretsar – fortfarande dåligt förstådd. Den hippocampus–amygdala–striatala axeln utgör en central limbisk–striatal krets som integrerar kontextuell, emotionell och handlingsrelaterad information och spelar en avgörande roll i aversiv inlärning och handling, liksom i neuropsykiatriska störningar relaterade till rädsla och ångest. Genom att klarlägga de kretsmekanismer som skiljer adaptivt hotundvikande från ihållande, maladaptivt undvikandebeteende adresserar detta projekt ett centralt problem inom rädslans neurobiologi. De insikter som erhålls kommer att ha direkt translationell relevans genom att identifiera nya kretsnivåmål för terapeutiska interventioner vid PTSD, ångestsyndrom och relaterade tillstånd som kännetecknas av patologisk rädsla och undvikande. I strategiska termer är detta projekt ett genuint samarbete mellan Cheng-Chang Lien (NYCU, Taiwan) och Gilad Silberberg (Karolinska Institutet, Sverige) och kommer att dra nytta av den unika erfarenheten och metodologin i deras respektive laboratorier. Projektet kommer att stödja interaktioner mellan de två institutionerna, inklusive gemensamma vetenskapliga symposier, utbildning av unga forskare och ett nära vetenskapligt samarbete.