Das dynamische Konnektom: Dynamik des Lernens

• Antragsteller: Professor Dr. Matthias Kaschube; Professor Dr. Simon Rumpel; Professor Dr. Jochen Triesch
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle und theoretische Netzwerk-Neurowissenschaften ; Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 347573108

Das Konnektom der Großhirnrinde ist äußerst dynamisch und zeigt auch unter basalen Bedingungen einen hohen Umsatz an synaptischen Verbindungen. Dennoch sind wir in der Lage manche Erinnerungen ein Leben lang zu bewahren. Wie werden solche Erinnerungen in einem so dynamischen Umfeld gebildet und geschützt? Hier schlagen wir vor, die chronische in vivo Mikroskopie von exzitatorischen und inhibitorischen Synapsen im Nagetierkortex während des Lernens mit einer automatisierten Datenanalyse und Computermodellierung zu kombinieren, um diese grundlegende Frage zu beantworten. Erstens werden wir die Mikroskopieverfahren anwenden, die während der ersten Förderungsperiode entwickelt wurden, um die Dynamik der exzitatorischen und inhibitorischen Konnektivität im auditorischen Kortex von Mäusen vor, während und nach dem Erlernen einer auditorischen Unterscheidungsaufgabe zu messen. Zweitens werden wir automatisierte Bildanalysetechniken mit hohem Durchsatz basierend auf tiefen neuronalen Netzen verfeinern, um eine automatisierte Quantifizierung der Dynamik von exzitatorischen und inhibitorischen Verbindungen durchzuführen. Drittens werden wir Computermodelle verwenden, um die beobachtete Dynamik des Konnektoms während des Lernens zu beschreiben und zu erklären, um zugrunde liegende Mechanismen aufzudecken und überprüfbare Vorhersagen für zukünftige Experimente zu generieren. Durch die Kombination des komplementären Fachwissens aus drei Labors möchten wir die aktuellen Beschreibungen der lern-induzierten synaptischen Plastizität von der Ebene einzelner Dendriten oder einzelner Neurone auf die Netzwerkebene des kortikalen Konnektoms erweitern.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2041: Computational Connectomics