The Project
Sensory information processing: understanding the neuronal representation of odours.
Winner
Zoltan Nusser
Hungarian Academy of Sciences
Institute of Experimental Medicine
Budapest, Hungary
www.koki.hu
Hungarian Zoltan Nusser, 37 years old, has been Head of the Laboratory of Cellular Neurophysiology at the Institute of Experimental Medicine in Budapest, Hungary, since 2000. He graduated from the University of Veterinary Science, Budapest, in 1992 as a Doctor of Veterinary Medicine. He went on to obtain a D.Phil. in Physiological Sciences from Oxford University, England, in 1995. He has been awarded numerous prizes, including the Krieg Cortical Kudos Cortical Explorer Award of the Cajal Club, USA, in 2001 and the Ignaz L. Lieben Prize in 2004 awarded by the Austrian Academy of Sciences.
Award
€982,525
Project Description
An essential role of the central nervous system (CNS) is to monitor the environment of the organism. In highly developed animals specialized sensory organs have evolved for monitoring different aspects of the surroundings. Revealing how sensory information is coded, processed and stored in the CNS is essential for understanding the neuronal basis of behaviour of complex organisms, including humans. This requires the definition of the neuronal elements of a brain circuit, the intrinsic properties of the neurons, the synaptic connectivity patterns among the nerve cells and the precise operation of synapses.
The overall aim of this project is to provide a quantitative definition of the cellular elements of a sensory pathway, with special emphasis on their intrinsic electrical and morphological properties and their synaptic connections. The main olfactory bulb (MOB) is the first processing station of the olfactory pathway, an ideal brain region in which all synapses and nerve cells are experimentally easily accessible.
We plan to determine the intrinsic sub- and supra threshold electrical properties of nerve cells of the MOB with special emphasis on their resonance properties using in-vitro physiological and two-photon imaging techniques. Subsequently, the recorded cells will be anatomically identified; their morphological properties and their synaptic input-output relationships will be quantitatively analyzed, forming the basis of realistic single cell and network models. The cellular and subcellular distribution of voltage-gated ion channels will be revealed using high-resolution quantitative immunolocalization approaches. In turn, the functional consequences of specialized ion channel distributions will be tested with in vitro physiological experiments.
Our proposed experiments will reveal fundamental principles in molecular and cellular specialisations of nerve cells of the MOB that evolved to fulfil specific requirements of olfactory information processing.
&nb
Szenzoros információ feldolgozás: a szaglás idegrendszeri alapjainak megértése
A központi idegrendszernek egyik alapveto" feladata, hogy érzékelje környezetünk változásait. A környezet különbözo" jellemzo"inek (pl. ho"mérséklet, fényviszonyok, táplálék molekuláris összetétele) megfigyelése céljából specializált érzékszervek fejlo"dtek ki, melyek elektromos jellé alakítják a külso" fizikai és kémiai változásokat. A szenzoros információ elektromos jellé történo" kódolásának, idegrendszeri feldolgozásának és tárolásának megértése nélkülözhetetlen a magasabb rendu" élo"lények viselkedésének megértéséhez. Véleményünk szerint ehhez szükséges bizonyos agyterületek idegsejtjeinek aktív és passzív tulajdonságainak meghatározása és az idegsejtek közötti kapcsolatok jellemzése. Kutatásaink fo" célja a szaglórendszer idegsejtjeinek kvantitatív jellemzése, különös tekintettel a sejtek elektromos és morfológiai tulajdonságaira valamint szinaptikus kapcsolataikra. Választásunk azért esett a szaglórendszer kutatására, mert a szaglópálya elso" információ feldolgozó központja a szaglógumó, amely egy olyan agyterület, ahol az általunk alkalmazott élettani és anatómiai kutatási módszerek kiválóan alkalmazhatóak a kérdéseink megválaszolására. A jelenlegi pályázatban a szaglógumó idegsejtjeinek passzív és aktív elektromos tulajdonságait fogjuk tanulmányozni in vitro elektrofiziológiai és két-foton pásztázó lézer mikroszkópos vizsgálatokkal. Ezt az elvezetett sejtek anatómiai jellemzése és a szinaptikus kapcsolataik kvantitatív meghatározása fogja követni. Végezetül feszültség-függo" ioncsatornák eloszlását fogjuk meghatározni a vizsgált sejtek felszínén. Tervezett kísérleteink alapveto" szabályszeru"ségeket fognak feltárni a szaglópálya sejtjeinek molekuláris és sejtes szervezo"désében, melyek azért jöttek létre, hogy a szaglórendszeri információ feldolgozás sajátos követelményeinek megfeleljenek.
