Circuit Assembly in the Vertebrate Retina

NIH RePORTER · NIH · R01 · $387,500 · view on reporter.nih.gov ↗

Abstract

Vision requires the precise organization and function of neuronal circuits in the retina. Our  overall goal here is to advance the basic understanding of the cellular mechanisms that  regulate the formation and the maintenance of synaptic connections in the mammalian  retina. Like elsewhere in the nervous system, signals not only converge onto individual  neurons  from  multiple  input  types,  but  signals  from  an  individual  neuron  are  also  distributed  across  multiple  targets.  Together,  these  two  basic  motifs  of  synaptic  connectivity,  convergence  and  divergence,  underlie  the  complex  but  highly  organized  processing  of  neuronal  information.  Our  knowledge  of  the  mechanisms  that  sculpt  stereotypic patterns of convergence is expanding. In contrast, our understanding of how  divergence is shaped during development and disrupted in neurodegenerative conditions  is scarce. To fill this gap in knowledge, we will focus on the AII amacrine cell circuitry that  is  integral  to  the  rod  pathway,  which  is  responsible  for  scotopic  vision.  This  circuit  will  enable us to gain insight into the developmental mechanisms that organize an exquisite  arrangement of synaptic divergence at a single synapse (Aim 1), as well as mechanisms  that  distribute  synapses  from  a  single  cell  in  a  biased  but  consistent  manner  across  distinct  targets  (Aim  2).  We  will  use  a  combination  of  novel  imaging  approaches,  electrophysiology and transgenic animals to: (Aim 1) Determine the cellular mechanisms  that organize synaptic divergence at the rod bipolar cell -­ AII/A17 amacrine cell dyad, and  ascertain the factors that lead to disruption of this synapse after neurodegeneration due  to a rise in intraocular pressure (IOP), and: (Aim 2) Determine the cellular processes that  shape  output  connections  of  AII  amacrine  cells  onto  bipolar  cells  and  ganglion  cells  during  normal  development,  and  identify  the  processes  that  disrupt  these  connections  upon  IOP  elevation.  Together,  our  findings  will  greatly  advance  knowledge  of  the  mechanisms responsible for precision in circuit assembly, as well as offer new knowledge  of how this precision becomes altered in conditions of neuronal degeneration.

Key facts

NIH application ID
9928974
Project number
5R01EY017101-14
Recipient
UNIVERSITY OF WASHINGTON
Principal Investigator
Rachel O Wong
Activity code
R01
Funding institute
NIH
Fiscal year
2020
Award amount
$387,500
Award type
5
Project period
2006-07-01 → 2022-03-31