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Sounds and pheromones: neural networks merging olfactory and acoustic cues in sexual imprinting

Tipologia
Progetti internazionali
Budget
€ 350000
Periodo
01/11/2020 - 01/11/2023
Prof.ssa Serena Bovetti

Partecipanti al progetto

Descrizione del progetto

L'imprinting sessuale è un processo di apprendimento precoce e istintivo utilizzato per imparare i caratteri (ad esempio visivi, olfattivi e acustici) degli individui da cui si è allevati. In molte specie animali le memorie delle caratteristiche olfattive e acustiche degli individui familiari acquisite nella giovane età serviranno, da adulti, per la scelta del partner, favorendo dove possibile l’accoppiamento con individui non familiari. Questo fenomeno, noto come imprinting sessuale, è un meccanismo utilizzato per la scelta del partner da molte specie animali sebbene, sorprendentemente, non si sa quasi nulla dei meccanismi neurali che controllano questo tipo di apprendimento. Quali circuiti neurali sono coinvolti in questo processo? In che modo sono integrate le informazioni provenienti da più modalità sensoriali? I modelli animali utilizzati in laboratorio hanno dimostrato di essere estremamente utili per studiare l'imprinting sessuale, tuttavia è possibile generalizzare questi meccanismi alla popolazione selvatica? Il progetto si propone di rispondere a queste domande, utilizzando diversi approcci che integrano lo studio del comportamento animale con l’analisi dei circuiti cerebrali attraverso tecniche ottiche avanzate. In particolare il progetto si propone di:
i) testare sperimentalmente gli effetti sinergici di segnali acustici e olfattivi sull'imprinting sessuale;
ii) identificare le regioni cerebrali attivate dall'imprinting sessuale;
iii) tracciare funzionalmente i circuiti che influenzano le preferenze di accoppiamento femminile.
Questo progetto permetterà di rivelare l'organizzazione dei circuiti neurali che sono modellati durante lo sviluppo postnatale per formare le memorie degli individui familiari richiamate in età adulta nella scelta del partner, diminuendo la possibilità di inbreeding e aumentando il successo riproduttivo.

Sexual imprinting is a process of instinctive learning during early postnatal development in which individuals acquire memories of the odor, vocalizations, and other characteristics of their parents (or siblings), and then utilize this information to select their mates as adults (e.g., to enhance species recognition and avoid inbreeding). Sexual imprinting has evolved in many taxa, and yet surprisingly almost nothing is known about the neural mechanisms controlling this type of learning. What neural circuits are involved in this process? How is information from multiple sensory modalities integrated, and do they have synergistic effects on female preferences? Laboratory mice have proven to be useful models to investigate sexual imprinting, but do these findings generalize to outbred, wild house mice? To address these questions, we will take a multidisciplinary approach using behavioral, neuroanatomical and advanced optical imaging techniques. We will conduct cross-fostering experiments, and apply whole brain activity pattern reconstruction and in vivo functional imaging to address several specific aims:
i) experimentally test the synergistic effects of acoustic and olfactory cues on sexual imprinting;
ii) reconstruct the brain regions activated by sexual imprinting;
iii) functionally trace the circuits that influence female mating preferences. Moreover, we will test our results from laboratory mice on wild-derived house mice (F1 from wild-caught mice; henceforth 'wild mice').
To address these aims, we created a new collaboration between three research groups with very different expertise, as an interdisciplinary approach is crucial to achieve the goals of proposed research. We will capitalize on recent advances in optical imaging and neuroanatomy, including state-of–the art high throughput techniques, such as light-sheet whole-brain imaging, and highly innovative in vivo recording technology (Miniaturized Deep Activity Recording with high Throughput or MiniDART) for simultaneous imaging on multiple brain regions.
We aim to reveal the organization of the circuits that are shaped during postnatal development to form memories of conspecifics that are recalled in adulthood, thereby enhancing inbreeding avoidance and reproductive success.

Note

Bando di ricerca: Human Frontiers
Ultimo aggiornamento: 11/07/2022 15:54
Location: https://www.dbios.unito.it/robots.html
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