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La locomotion est un aspect fondamental de l'existence de tout animal, de telle sorte que les déficits moteurs sont un symptôme courant de nombreuses maladies neurologiques et psychiatriques. A l’origine de toute activité locomotrice se trouve l'activité de la moelle épinière, également source de signaux sensoriels informant l’individu sur le monde extérieur et l'état du corps. Notre équipe combine l'imagerie voltaïque, comportement fictif en environnement virtuel, imagerie calcique et optogénétique pour étudier la dynamique et la synchronisation des circuits de la moelle qui génèrent l’activité chez le poisson zèbre pendant le comportement locomoteur. En étudiant la diversité cellulaire et fonctionnelle de l'ensemble des circuits d’une moelle épinière intacte, nos travaux permettront de mieux comprendre la complexité de ces circuits qui sont si fondamentaux à la locomotion et à l'intégration sensori-motrice. |
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A. Experimental setup for parallel light sheet voltage imaging and virtual behavior. The larval zebrafish is paralyzed and presented with a visual stimulus from below. An extracellular electrode records fictive locomotion which in turn changes the stimulus. |
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| B. Example traces of parallel recorded membrane voltage using a genetically encoded voltage indicator. Traces are color coded according to whether the neuron is oscillating (red) or not (purple). The corresponding fictive locomotion (VNR) and speed of the visual feedback are shown below. |
Principales publications :
Eom M, Han S, Park P, Kim G, Cho ES, Sim J, Lee KH, Kim S, Tian H, Böhm UL, Lowet E, Tseng HA, Choi J, Lucia SE, Ryu SH, Rózsa M, Chang S, Kim P, Han X, Piatkevich KD, Choi M, Kim CH, Cohen AE, Chang JB, Yoon YG. Statistically unbiased prediction enables accurate denoising of voltage imaging data. Nat Methods. 2023 Oct;20(10):1581-1592. doi: 10.1038/s41592-023-02005-8. Epub 2023 Sep 18. PubMed PMID: 37723246; PubMed Central PMCID: PMC10555843.
Böhm UL, Kimura Y, Kawashima T, Ahrens MB, Higashijima SI, Engert F, Cohen AE. Voltage imaging identifies spinal circuits that modulate locomotor adaptation in zebrafish. Neuron. 2022 Apr 6;110(7):1211-1222.e4. doi: 10.1016/j.neuron.2022.01.001. Epub 2022 Jan 31. PubMed PMID: 35104451; PubMed Central PMCID: PMC8989672.
Xie ME, Adam Y, Fan LZ, Böhm UL, Kinsella I, Zhou D, Rozsa M, Singh A, Svoboda K, Paninski L, Cohen AE. High-fidelity estimates of spikes and subthreshold waveforms from 1-photon voltage imaging in vivo. Cell Rep. 2021 Apr 6;35(1):108954. doi: 10.1016/j.celrep.2021.108954. PubMed PMID: 33826882; PubMed Central PMCID: PMC8095336.
Fan LZ, Kheifets S, Böhm UL, Wu H, Piatkevich KD, Xie ME, Parot V, Ha Y, Evans KE, Boyden ES, Takesian AE, Cohen AE. All-Optical Electrophysiology Reveals the Role of Lateral Inhibition in Sensory Processing in Cortical Layer 1. Cell. 2020 Feb 6;180(3):521-535.e18. doi: 10.1016/j.cell.2020.01.001. Epub 2020 Jan 23. PubMed PMID: 31978320; PubMed Central PMCID: PMC7259440
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