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Projekt
Die Rolle der Plastizität von Interneuronen bei der inhibitorischen Kontrolle von Zielbewegungen
Antragsteller
Professor Dr. James F.A. Poulet, Ph.D.
Fachliche Zuordnung
Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
Förderung
Förderung von 2014 bis 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 245861656
Es ist wenig über den Zusammenhang zwischen der Plastizität erregender Eingänge an hemmenden neokortikalen GABAergen Interneuronen (INs) und Netzwerkaktivität sowie willentlichem Verhalten bekannt. Wir untersuchen diese Frage in den Schichten 2/3 und 5 des primären motorischen Kortex (M1) von Mäusen, während diese ein neuartiges, von kortikaler Aktivität abhängiges und sensorisch ausgelöstes Verhalten mit einer Zielbewegung erlernen. Vorläufige extrazelluläre und Ganzzellaufnahmen von Parvalbumin-exprimierenden perisomatischen hemmenden Interneuronen (PVIs) und regelmäßig feuernden, erregenden Neuronen in naiven, untrainierten, wachen Mäusen zeigen, dass die vibrotaktile Reizung der Vorderpfote eine erregende Antwort in M1-Neuronen auslöst, nicht jedoch eine Bewegung der Vorderextremität. In trainierten Mäusen wird diese Antwort jedoch schnell in einen motorischen Befehl zum Ausführen einer Zielbewegung übersetzt, und dieser Befehl skaliert mit der Bewegungsstrecke. Interessanterweise tritt der erregende Bewegungsbefehl in PVIs vor demjenigen in erregenden Neuronen auf, und zudem kann die optogenetische Stimulation von PVIs in M1 komplette Zielbewegungen auslösen. Zusammengenommen legen unsere Daten nahe, dass erregende Eingänge von PVIs und ihr anschließendes Feuern, statt, wie von klassischen Modellen der M1-Funktion vorgeschlagen, motorische Ausgänge zu hemmen, vielmehr an der Freigabe willentlicher Bewegungen beteiligt ist. Hier ist es unser Ziel, die Hypothese zu testen, dass die Plastizität erregender Eingänge von PVIs in M1 während des Lernens die Rekrutierung von PVI-evozierten Zielbewegungen antreibt. Wir werden extrazelluläre und 2-Photonen- (2P-) gesteuerte Aufnahmen sowie optogenetische Manipulationen sowohl von Somatostatin-exprimierenden Interneuronen (SOMIs) als auch von PVIs vor und nach dem Erlernen einer Zielbewegung durchführen. Darüber hinaus werden wir von unseren Kooperationspartnern innerhalb der Forschergruppe (FOR) entwickelte und getestete molekulare Werkzeuge verwenden, um INs, die Plastizitätsprozessen unterliegen, zu markieren und zu manipulieren, und so die IN-Plastizität in Verbindung mit der Netzwerkdynamik in M1 und Zielbewegungen zu bringen.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
