L'objectiu central del nostre laboratori és entendre com les neurones interactuen i adapten les seves connexions per generar representacions neuronals del món, aprenentatge i records. En darrera instància, el nostre propòsit és contribuir a desentranyar els mecanismes neuronals subjacents a la cognició, i com alteracions específiques d'aquests processos condueixen a estats patològics.
L´abordatge d´aquestes preguntes exigeix enfocaments complementaris i noves tecnologies. Com a resposta, estem implementant i desenvolupant eines electrofisiològiques, optogenètiques i computacionals capaces d'accedir a l'activitat dels circuits neuronals a gran escala en registres cerebrals de models animals i pacients exposats a tasques de memòria.
Els nostres principals projectes de recerca són:
- Principis de connectivitat neuronal. Les cèl·lules nervioses de tipus inhibitori són el grup neuronal més divers del còrtex. Identificar els diferents tipus de neurones inhibitòries és un prerequisit indispensable per descriure tant el seu paper en les dinàmiques dels circuits neuronals com per desentranyar els processos computacionals en què participen. Per abordar aquest problema estem manipulant múltiples tipus neuronals hipocampals mitjançant tècniques bàsiques optogenètiques i derivant-ne la connectivitat mitjançant optogenètica d'alta resolució. En conjunt, estem construint una eina per classificar i identificar múltiples tipus de cèl·lules inhibitòries i excitatòries en registres corticals de diferents espècies, inclosos registres de pacients humans.
- Dinàmica sinàptica durant l'aprenentatge. Comprendre com les neurones integren les seves entrades sinàptiques requereix accedir al seu comportament subllindar: aquells processos que condueixen a una neurona a emetre potencials d'acció. Hem desenvolupat un mètode basat en estimulació optogenètica d'alta resolución que és capaç d'accedir a la dinàmica subllindar d'un gran nombre de neurones simultàniament. Mitjançant aquesta tecnologia és posible monitoritzar canvis sinàptics durant processos d'aprenentatge en condicions normals i patològiques. D'aquesta manera, esperem proporcionar un enllaç mecanístic entre canvis sinàptics i aprenentatge.
- Operacions neuronals artificials. La informació de l'entorn i la seva relació amb el subjecte és representada al cervell mitjançant l'activació de conjunts neuronals específics. L'origen i els mecanismes de reclutament d'aquests conjunts neuronals són qüestions centrals de la neurociència moderna. Per abordar aquest problema, estem combinant mètodes de detecció de patrons amb intervencions dels circuits neuronals mitjançant pertorbacions optogenètiques d'alta resolució. L'objectiu d'aquests experiments és recrear i manipular les operacions neuronals que els hi permeten representar i abstreure la informació de l'entorn. La nostra hipòtesi és que la comprensió de les regles computacionals bàsiques dels conjunts neuronals contribuirà a identificar els processos essencials subjacents a la cognició i les seves alteracions en diverses patologies neurològiques
