На протяжении нескольких десятилетий классическая нейробиология была сосредоточена на исследованиях электрофизиологических свойств нейронов и механизмов синаптической передачи сигналов. Несколько менее изученными оставались вопросы о сигнальных каскадах вовлеченных в функционировании нейронов. При этом остался огромный пробел в знаниях о метаболических основах различных состояний нейронов и мозга. Тем не менее, эти метаболические состояния являются эволюционно консервативными и изменения в метаболизме могут быть не только следствием, но и причиной некоторых особенностей нервной системы, таких как пластичность и сон. Методики синтетической биологии могли бы помочь заполнить образовавшийся пробел в знаниях. Данный проект направлен на изучение того как ключевые процессы функционирования мозга зависят от метаболизма в разных клетках мозга, а также от модуляции активности мозга при помощи метаболической инженерии. Для достижения данной цели сформулированы следующие задачи: 1) разработать новые молекулярные инструменты для метаболической инженерии; 2) использовать инструменты метаболической инженерии для изучения того, как локальные изменения в метаболизме влияют на нейрональные функции на клеточном и субклеточном уровнях ; 3) разработать модели животных, модифицированных с помощью метаболической инженерии, для исследования метаболического контроля пластичности и обучения. В результате работы над проектом будут получены: 1) набор молекулярных инструментов для метаболической инженерии, позволяющий модулировать нейрональные метаболические пути на различных уровнях: в клетках определенного типа, в клеточных компартментах, в функциональных суб-компартментах (например в пре-и постсинаптических окончаниях);2) данные о влиянии специфических изменений метаболических параметров, полученных при помощи инструментов метаболической инженерии, на функционирование нейронов; 3) ключевые знания о воздействии метаболизма на пластичность и обучение.