Contribution of lateral inhibition to odor discrimination: from molecule to behavior

• Applicant: Professor Dr. Thomas Kuner
• Subject Area: Cognitive, Systems and Behavioural Neurobiology
• Term: from 2006 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 14494825

Sensorische Systeme verwenden für die Verstärkung von Kontrasten den Mechanismus der laterale Hemmung. Im olfaktorischen System wird die laterale Hemmung wahrscheinlich durch eine synaptische Interaktion von Mitralzellen (MiZ) und Körnerzellen (Köz) des Bulbus olfactorius vermittelt. Die Dendriten der MiZ und KöZ sind durch die reziproke Synapse verbunden, einem speziellen synaptischen Kontakt, der sowohl als Empfänger als auch als Sender von Informationen funktionieren kann und somit eine bidirektionale Kommunikation ermöglicht. Die Freisetzung von Glutamat aus den MiZ Dendriten kann eine abgestufte Antwort in den KöZ hervorrufen. Zunächst kann die Antwort auf die Synapse selbst beschränkt bleiben und somit nur rekurrente Hemmung der MiZ bewirken. Bei stärkerer Stimulation könnte eine lokal begrenzte Antwort entstehen (lokale laterale Hemmung), und nur bei sehr starker Stimulation würde eine globale, also die gesamte KöZ miteinbeziehende, Hemmung bewirkt werden. Wie diese Mechanismen zu der Fähigkeit von Mäusen beitragen, Gerüche zu unterscheiden, ist bisher weitgehend unbekannt. In diesem Projekt soll der Einfluss von gezielten molekularen Manipulationen der reziproken Synapse auf das Geruchsunterscheidungsverhalten von Mäusen untersucht werden. Dazu benutzen wir akute genetische Perturbationen (ATGp) um spezifisch mit der molekularen Zusammensetzung von KöZ zu interferieren. Die Konsequenzen auf der Ebene des Verhaltens werden durch einen Geruchsunterscheidungstest festgestellt. Wenn molekulare Perturbationen sich phänotypisch manifestieren, werden diese auf die zugrunde liegenden zellulären Mechanismen hin untersucht. Dabei kommen elektrophysiologische und bildgebende Verfahren zum Einsatz. Vor kurzem gelang uns der Nachweis, dass dieser Ansatz sehr Erfolg versprechende Ergebnisse liefern kann. Eine KöZ-spezifische Gendeletion mit Hilfe von ATGp resultierte in einer schnelleren Unterscheidung ähnlicher Geruchsstoffe, ohne die Unterscheidung sehr unterschiedlicher Geruchsstoffe zu verändern. Die hier vorgeschlagenen Experimente werden somit dazu beitragen, neue Einsichten in die Funktion der lateralen Hemmung bei der Unterscheidung von Gerüchen zu erlangen.

• DFG Programme: Research Units
• Subproject of: FOR 643: Information Processing in the Olfactory System