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SFB 779:  Neurobiologie motivierten Verhaltens

Fachliche Zuordnung Medizin
Förderung Förderung von 2008 bis 2019
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 36555331
 
Erstellungsjahr 2021

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Motivation ist ein fundamentaler Bestimmungsfaktor für zielgerichtetes Verhalten und Entscheidungsfällung bei höheren Tieren und Menschen. Motivation ist daher nicht nur ein wichtiges Konzept der Grundlagenforschung, die auf die Entschlüsselung der Ursachen von Verhaltensweisen zielt, sondern auch von höchster gesellschaftlicher Relevanz, da motivationale Faktoren das Gedeihen von Individuen sowohl im privaten als auch im Arbeitskontext bestimmen und pathologische Störungen der motivationalen Regelung die Basis einer bemerkenswerten Zahl von neuropsychiatrischen Erkrankungen darstellen. Während Theorien über die Natur der Motivation auf eine z.T. jahrhundertelange Geschichte innerhalb der Psychologie und den Sozialwissenschaften zurückblicken, hat interessanterweise die systematische Untersuchung der neuronalen Mechanismen im Gehirn, die Motivation zu Grunde liegen, erst vor vergleichsweise kurzer Zeit begonnen. In der Literatur existiert eine ganze Reihe unterschiedlicher Konzeptualisierungen sowohl zur Natur der Motivation als auch ihren neuronalen Grundlagen. Der im Sonderforschungsbereich (SFB) 779 "Neurobiologie motivierten Verhaltens" verfolgte wissenschaftliche Ansatz fokussiert dabei auf Prozesse der Entscheidungsfällung und seiner Anpassung im Rahmen von Lernsituationen. Dieser Ansatz ermöglichte den Aufbau eines konvergenten Forschungsprogramms, welches die zueinander komplementären Nützlichkeiten der traditionell getrennten tier- und humanexperimentellen Forschung miteinander verbinden konnte. Im Rahmen einer weiteren verwandten strategischen Entscheidung wurde im SFB ein zentrales Verhaltensparadigma (das sogenannte "Integrative Paradigma des SFB") entwickelt und etabliert, welches Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus traditionell getrennten Disziplinen (darunter molekulare und zelluläre Neurowissenschaften, Netzwerk- und systemische Neurowissenschaften, sowie Bildgebung des Gesamtgehirns) ermöglichte, an demselben Experiment zusammenzuarbeiten. Beide genannte strategische Entscheidungen erwiesen sich als ausschlaggebend für die gegenseitige Befruchtung der einzelnen beteiligten Teildisziplinen sowie den multiplikativen Effekt auf die Forschungswirkung des Gesamtkonsortiums. Basierend auf diesen strategischen Entwicklungen hat der SFB, im seinem Verlauf über drei erfolgreiche Förderperioden, signifikant zu einem besseren Verständnis der neuronalen Grundlagen motivationaler Verhaltenskontrolle geführt. Ein früher Fokus unserer Forschung lag zunächst auf der Integration der sensorischen und der affektiven neuronalen Verarbeitung im Gehirn. Die Verbindung von zueinander korrespondierender tier- und humanexperimenteller Forschung haben zu einem tiefen Verständnis nicht nur darüber geführt, wie sensorische Information in die motivationale Kontrolle integriert wird, sondern auch wie die sensorischen Prozesse selbst bereits durch motivationale Prozesse beeinflusst werden. Es war dabei eine generelle Eigenschaft des Zusammenarbeitens im SFB, dass solche neuen Einsichten auf einer breiten wissenschaftlichen Basis umgesetzt wurden, in der Resultate auf verschiedenen Beschreibungsebenen, von der molekularen und zellulären Ebene über die Schaltkreis- und Netzwerkebene bis zur Ebene der neuronalen Bildgebung des Gesamtgehirns, verbunden werden konnten. Nach dem frühen Fokus auf den Zusammenhang zwischen sensorischer und valenzbezogener neuronaler Verarbeitung in der ersten Förderperiode, hat sich der SFB vor allem dem Zusammenhang zwischen Reizvalenz und Handlung zugewandt, erneut durch umsichtige Koordination von tier- und humanexperimentellen Forschungsansätzen. Die erhaltenen Ergebnisse wiesen auf eine unerwartet hohe Bedeutung der Präzision zeitlicher Beziehungen zwischen lokalen neuronalen Signalen hin, die globale Aspekte des Verhaltenskontrolle bestimmten. Diese Resultate haben den Weg für neue Forschungsrichtigen in Magdeburg begründet, die zur Zeit verfolgt werden. Als eine weitere Entwicklung werden unsere Ergebnisse zur neuronalen Grundlagen motivationaler Aspekte der Entscheidungsfällung und ihrer Modulation durch kognitiven Zustand, Alter oder Krankheit zur Zeit generalisiert und berücksichtigen, dass kognitive Funktionen generell auf neuronalen Ressourcen basieren, die begrenzt und vulnerabel sind. Diese Einsichten und Entwicklungen haben nun den Weg für eine neue SFB-Initiative in Magdeburg geebnet, die wir zur Zeit verfolgen, um die Natur dieser Ressource und interventionelle Strategien, sie zu rekrutieren, weiter zu untersuchen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

  • (2008) Global vs. local processing of frequency-modulated tones in gerbils: an animal model of lateralized auditory cortex functions in humans. Proc Natl Acad Sci USA 105: 6753-6758
    Wetzel W, Ohl FW, Scheich H
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1073/pnas.0707844105)
  • (2009) Intracortical Microstimulation and its Role for Sensory Processing and Learning. J Neurosci 29: 15898-15909
    Deliano M, Scheich H, Ohl FW
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1523/jneurosci.1949-09.2009)
  • (2010) Differential neuromodulation of acquisition and retrieval of avoidance learning by the lateral habenula and ventral tegmental area. J Neurosci 30: 5876-5883
    Shumake J, Ilango A, Scheich H, Wetzel W, Ohl FW
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1523/jneurosci.3604-09.2010)
  • (2012). Striatal activations signal prediction errors on confidence in the absence of external feedback. NeuroImage, 59, 3457-3467
    Daniel, R. & Pollmann, S.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2011.11.058)
  • 2012. Postsynaptic BDNF signalling regulates long-term potentiation at thalamo-amygdala afferents. J Physiol. 590:193-208
    Meis, S., T. Endres, V. Lessmann
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1113/jphysiol.2011.220434)
  • (2013) Nucleus accumbens activity dissociates different forms of salience: evidence from human intracranial recordings. J Neuroscience; 33(20): 8764-71
    Zaehle T, Bauch EM, Hinrichs H, Schmitt FC, Voges J, Heinze HJ & Bunzeck N
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.5276-12.2013)
  • (2013). Real and fictive outcomes are processed differently but converge on a common adaptive mechanism. Neuron, 79, 1243–1255
    Fischer AG, Ullsperger M
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.neuron.2013.07.006)
  • (2014) Bassoon Specifically Controls Presynaptic P/Q-type Ca(2+) Channels via RIM-Binding Protein. Neuron 82: 181-194
    Davydova D, Marini C, King C, Klueva J, Bischof F, Romorini S, Montenegro-Venegas C, Heine M, Schneider R, Schröder MS, Altrock WD, Henneberger C, Rusakov DA, Gundelfinger ED, Fejtova A
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.neuron.2014.02.012)
  • (2014) Corticothalamic phase synchrony and crossfrequency coupling predict human memory formation. eLife
    Sweeney-Reed CM, Zaehle T, Voges J, Schmitt FC, Buentjen L, Kopitzki K, Esslinger C, Hinrichs H, Heinze HJ, Knight RT & Richardson-Klavehn A
    (Siehe online unter https://doi.org/10.7554/elife.05352)
  • (2014) Dopamine-modulated recurrent corticoefferent feedback in primary sensory cortex promotes detection of behaviorally relevant stimuli. J Neurosci 34: 1234-1247
    Happel MF, Deliano M, Handschuh J, Ohl FW
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1523/jneurosci.1990-13.2014)
  • (2014) Enhanced cognitive flexibility in reversal learning induced by removal of the extracellular matrix in auditory cortex. Proc Natl Acad Sci U S A 111(7):2800-5
    Happel MF, Niekisch H, Castiblanco Rivera LL, Ohl FW, Deliano M, Frischknecht R
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1073/pnas.1310272111)
  • (2014) Laminar activity in the hippocampus and entorhinal cortex related to novelty and episodic encoding. Nat Commun 5:5547
    Maass A, Schütze H, Speck O, Yonelinas A, Tempelmann C, Heinze HJ, Berron D, Cardenas-Blanco A, Brodersen KH, Stephan KE, Düzel E
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1038/ncomms6547)
  • (2014). Contribution of emotional and motivational neurocircuitry in cue signaled active avoidance learning. Front. Behav. Neurosci 8: 372
    Ilango A, Shumake J, Wetzel W, Ohl FW
    (Siehe online unter https://doi.org/10.3389/fnbeh.2014.00372)
  • (2015) Cell-selective labeling of proteomes in Drosophila melano-gaster. Nat Comm 6:7521
    Erdmann I, Marter K, Kobler O, Niehues S, Abele J, Müller A, Bussmann J, Storkebaum E, Ziv T, Thomas U, Dieterich DC
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1038/ncomms8521)
  • (2015) Relief learning is dependent on NMDA receptor activation in the nu-cleus accumbens. Br J Pharmacol 172: 2419-2426
    Mohammadi M & Fendt M
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1111/bph.13070)
  • (2015) Role of cortical neurodynamics for understanding the neural basis of motivated behavior - lessons from auditory category learning. Curr Opin Neurobiol 31:88-94
    Ohl FW
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.conb.2014.08.014)
  • (2015) Sensory Deviancy Detection measured directly within Human Nucleus Accumbens. Cerebral Cortex 26(3):1168-1175
    Dürschmid S, Zaehle T, Hinrichs H, Heinze HJ, Voges J, Garrido M, Dolan R & Knight RT
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1093/cercor/bhu304)
  • 2015. Synapsin determines memory strength after punishment- and relief-learning. J Neurosci 35, 7487-7502
    Niewalda T, Michels B, Jungnickel R, Diegelmann S, Kleber J, Kähne T, Gerber B
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1523/jneurosci.4454-14.2015)
  • 2015. Theta Burst Firing Recruits BDNF Release and Signaling in Postsynaptic CA1 Neurons in Spike-Timing- Dependent LTP. Neuron. 86:1041-1054
    Edelmann, E., E. Cepeda-Prado, M. Franck, P. Lichtenecker, T. Brigadski, V. Lessmann
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.neuron.2015.04.007)
  • (2016) Proteomics of the Synapse--A Quantitative Approach to Neuronal Plasticity. Molecular & cellular proteomics : Mol Cell Proteomics 15:368-381
    Dieterich DC, Kreutz MR
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1074/mcp.r115.051482)
  • (2016). Neural structures involved in visual search guidance by reward-enhanced contextual cueing of the target location. NeuroImage, 124, 887-897
    Pollmann, S., Eštočinová, J., Sommer, S., Chelazzi, L. & Zinke, W.
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2015.09.040)
  • 2016. Identification of Parvalbumin Interneurons as Cellular Substrate of Fear Memory Persistence. Cereb Cortex 26(5):2325-2340
    Çaliskan G, Müller I, Semtner M, Winkelmann A, Raza AS, Hollnagel JO, Rösler A, Heinemann U, Stork O, Meier JC
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1093/cercor/bhw001)
  • A jacob/nsmf gene knock-out results in hippocampal dysplasia and impaired BDNF signalling in dendritogenesis. PLoS Genet. 2016 12(3):e1005907
    Spilker C, Nullmeier S, Grochowska KM, Schumacher A, Butnara I, Macharadze T, Yuanxiang P, Gomes GM, Bayraktar G, Rodenstein C, Kolodziej A, Montag D, Angenstein F, Bär J, D’Hanis W, Ros-koden T, Mikhaylova M, Budinger E, Ohl FW, Stork O, Karpova A, Zenclussen AC, Schwegler H, Kreutz MR
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1005907)
  • (2017) Attention to color sharpens neural population tuning via feedback processing in the human visual cortex hierarchy. J Neurosci 37:10346–10357
    Bartsch MV, Loewe K, Merkel C, Heinze HJ, Schoenfeld MA, Tsotsos JK, Hopf JM
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1523/jneurosci.0666-17.2017)
  • (2017) Learning relative values in the striatum induces violations of normative decision making. Nat Commun 8:16033
    Klein TA, Ullsperger M, Jocham G
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1038/ncomms16033)
  • 2017. HIPP neurons in the dentate gyrus mediate the cholinergic modulation of background context memory salience. Nat Commun 8(1):189
    Raza SA, Albrecht A, Çalışkan G, Müller B, Demiray YE, Ludewig S, Meis S, Faber N, Hartig R, Schraven B, Less-mann V, Schwegler H, Stork O
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1038/s41467-017-00205-3)
  • (2018) Cortical mechanisms of prioritizing selection for rejection in visual search. J Neurosci 38:4738–4748
    Donohue SE, Bartsch MV, Heinze HJ, Schoenfeld MA, Hopf JM
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1523/jneurosci.2407-17.2018)
  • (2018) Dopaminergic neuro-modulation of high-gamma stimulus phase-locking in gerbil primary auditory cortex mediated by D1/D5-receptors. Eur J Neurosci.
    Deliano M, Brunk MG, El-Tabbal M, Zempeltzi MM, Happel MFK, Ohl FW
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1111/ejn.13898)
  • (2018) Orbitofrontal signaling of future reward is associated with hyperactivity in attention-deficit/hyperactivity disorder. J Neurosci, 38(30):6779–6786
    Tegelbeckers J, Kanowski M, Krauel K, Haynes J-D, Breitling C, Flechtner H-H, Kahnt T
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1523/jneurosci.0411-18.2018)
  • (2018) Role of the mesolimbic dopamine system in relief learning. Neuropsychopharmacology 43: 1651-1659
    Mayer D, Kahl E, Uzuneser TC & Fendt M
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1038/s41386-018-0020-1)
  • (2018). A GAD65 promoter polymorphism rs2236418 modulates harm avoidance in women via inhibition/excitation balance in the rostral ACC. J Neurosci. 2018 May 30;38(22):5067-5077
    Colic L, Li M, Demenescu LR, Li S, Müller I, Richter A, Seidenbecher CI, Speck O, Schott BH, Stork O, Walter M
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1523/jneurosci.1985-17.2018)
  • (2018). The memory for time and space differentially engages the proximal and distal parts of the hippocampal subfields CA1 and CA3. PLOS biology. PLoS Biol 16(8): e2006100
    Beer Z, Vavra P, Atucha E, Rentzing K, Heinze HJ, Sauvage MM
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1371/journal.pbio.2006100)
  • 2018. Dorsal tegmental dopamine neurons gate associative learning of fear. Nat Neurosci. 21:952-962
    Groessl, F., T. Munsch, S. Meis, J. Griessner, J. Kaczanowska, P. Pliota, D. Kargl, S. Badurek, K. Kraitsy, A. Rassoulpour, J. Zuber, V. Lessmann, W. Haubensak
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1038/s41593-018-0174-5)
  • 2018. The Relation Between Long-Term Synaptic Plasticity at Glutamatergic Synapses in the Amygdala and Fear Learning in Adult Heterozygous BDNF-Knockout Mice. Cereb Cortex. 28:1195-1208
    Meis, S., T. Endres, T. Munsch, and V. Lessmann
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1093/cercor/bhx032)
  • (2019) SIPA1L2 controls trafficking and local signaling of TrkB-containing amphisomes at presynaptic terminals. Nat Commun 10(1):5448
    Andres-Alonso M, Ammar MR, Butnaru I, Gomes GM, Acuña Sanhueza G, Raman R, Yuanxiang P, Borgmeyer M, Lopez-Rojas J, Raza SA, Brice N, Hausrat TJ, Macharadze T, Diaz-Gonzalez S, Carlton M, Failla AV, Stork O, Schweizer M, Gundelfinger ED, Kneussel M, Spilker C, Karpova A, Kreutz MR
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1038/s41467-019-13224-z)
  • (2019) β‐adrenergic modulation of discrimination learning and memory in the auditory cortex. Eur J Neurosci 50:3141-3163
    Schicknick H, Henschke JU, Budinger E, Ohl FW, Gundelfinger ED, Tischmeyer W
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1111/ejn.14480)
  • 2019 Timing-dependent valence reversal: A principle of reinforcement processing and its possible implications. Curr Op Behav Sci, 26, 114-120
    Gerber B, König C, Fendt M, Andreatta M, Romanos M, Pauli P, Yarali A
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.cobeha.2018.12.001)
  • 2019. Learning Induces Transient Upregulation of Brevican in the Auditory Cortex during Consolidation of Long-Term Memories. J Neurosci. 2019 Sep 4;39(36):7049-7060
    Niekisch H, Steinhardt J, Berghäuser J, Bertazzoni S, Kaschinski E, Kasper J, Kisse M, Mitlöhner J, Singh JB, Weber J, Frischknecht R, Happel MFK
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1523/jneurosci.2499-18.2019)
  • (2020) Dopamine receptor activation modulates the integrity of the perisynaptic extracellular matrix at excitatory synapses. Cells 9(2), pii:E260
    Mitlöhner J, Kaushik R, Niekisch H, Blondiaux A, Gee CE, Happel MFK, Gundelfinger E, Dityatev A, Frischknecht R, Seidenbecher C
    (Siehe online unter https://doi.org/10.3390/cells9020260)
  • (2020) Electroencephalography reveals a selective disruption of cognitive control processes in craving cigarette smokers. Eur J Neurosci. 2020 Feb;51(4):1087-1105
    Donohue SE, Harris JA, Loewe K, Hopf JM, Heinze HJ, Woldorff MG, Schoenfeld MA
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1111/ejn.14622)
  • Macroscopic information-based taste representations in insular cortex are shaped by stimulus concentration. Proceeding of the National Academy of Sciences
    Porcu E, Benz KM, Ball F, Tempelmann C, Hanke M, Noesselt T
    (Siehe online unter https://doi.org/10.1073/pnas.1916329117)
 
 

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