Schichtenspezifische Aktivierung im audiotorischen Cortex von Mäuseweibchen bei der Wahrnehmung von Jungenlauten
Systematik und Morphologie der Tiere
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Verarbeitung und neuronale Repräsentation von biologisch bedeutsamen akustischen Schallsignalen, z.B. arteigenen Kommunikationslauten, im auditorischen Neocortex (Hörcortex) von Säugetieren einschließlich des Menschen ist weitgehend unverstanden. In dem Projekt wurde mittels früher Genexpression (c-Fos) und immunzytochemischem Nachweis des Proteins (FOS) in histologischen Gehirnschnitten erforscht, wie die Hörrinde (auditorischer Cortex, AC) der linken und rechten Hirnhemisphäre auf arteigene Kommunikationslaute bei Hausmäusen reagiert. Der experimentelle Ansatz erlaubte die Differenzierung der neuronalen Aktivierung in den 5 Feldern und den 6 Schichten des AC. Der primäre AC der Maus besteht aus 2 Feldern mit einer regulären Frequenzabbildung (Tonotopie), dem primären Feld, AI, und dem anterioren Feld, AAF, sowie dem Ultraschallfeld, UF, in dem Frequenzen über etwa 45 kHz ohne Tonotopie abgebildet werden. Die Untersuchungen ergaben, dass in der Aktivierung der primären Felder nicht nur Schalleigenschaften sondern auch der allgemeine motorische Aktivitätszustand der Tiere abgebildet wird. Die Verarbeitungsschichten für multimodale cortikale Eingänge (Schichten 2/3) sind besonders empfindlich für Narkoseeinflüsse. Die Aktivierung des sekundären Feldes, AII, des AC drückt den „Neuigkeitswert“ eines Schallsignals in einem gegebenen Verhaltenskontext aus. Mit dieser Kodierung eines spezifischen „aha-Effekts“ wird die Rolle von AII bei der Schallwahrnehmung und Bedeutungserkennung von Säugetieren zum ersten Mal sehr genau und spezifisch konkretisiert. Die Aktivierung des dorsoposterioren Feldes (DP) als einem weiteren Feld höherer Ordnung im AC der Maus charakterisiert sehr genau die Bedeutung eines Schallsignals in einem bestimmten Verhalteskontext: Bedeutsame Laute rufen bei Tieren, die die Bedeutung erkennen, eine starke linksseitige Aktivierung hervor, die bei bedeutungslosen Lauten ausbleibt. Hier werden Parallelen zur linksseitigen Hemisphärendominanz der Spracherkennung beim Menschen sichtbar. Gleichzeitig wird durch das mittlere beidseitige Aktivierungsniveau in DP die Motivationsstärke, auf Kommunikationslaute zu reagieren, ausgedrückt. Schließlich wird eine linksseitige Hemisphärendominanz in der funktionellen Aktivierung des gesamten AC sichtbar, die unabhängig von dem Verhaltensstatus der Tiere ist. Mit diesen Untersuchungen ergeben sich zum ersten Mal für Säugetiere konkrete und sehr spezifische Hinweise auf die funktionelle Spezialisierung der Felder des Hörcortex auf bestimmte Aufgaben bei der Differenzierung und Erkennung von kommunikativ wichtigen arteigenen Lauten.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2009) New perspectives of information transformation through the auditory cortical layers. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 106, 21463-21464
Ehret, G.
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(2011) Layer-specific processing of wriggling calls in the auditory cortical fields of mother mice. Göttingen Neuroscience Meeting, Abstract T18-10B
Geissler, D.B., Ehret, G.
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(2011) Layer-specific pup call processing in auditory cortical fields during the mouse estrous cycle. Göttingen Neuroscience Meeting, Abstract T18-11B
Schmid, C., Ehret, G.
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(2013) Layer-specific processing of ultrasonic calls in the auditory cortical fields of mice. Göttingen Neuroscience Meeting, Abstract T18-1C
Ehret, G., Geissler, D.B.
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(2014) Mouse ultrasounds activate auditory cortical fields and layers differentially according to the “meaning” of the sounds. ICN Congress, Sapporo, PO-2173
Geissler, D.B., Schmidt, S.H., Ehret, G.
