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Projekt
Die Rolle von Aktivität und Plastizität parvalbumin-positiver Interneurone im präfrontalen Kortex bei der Motorkontrolle
Antragstellerin
Professorin Dr. Ilka Diester
Fachliche Zuordnung
Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
Förderung
Förderung seit 2018
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 245861656
Bewegungsplanung und –unterdrückung bis zum richtigen Zeitpunkt ist eine wichtige Voraussetzung, um zielgerichtet mit der Umgebung zu interagieren. Diese Fähigkeit setzt ein enges Zusammenspiel von Erlernen, Erinnern und Ausführen von Abläufen voraus. Der mediale präfrontale Cortex (mPFC) spielt dabei als exekutiver Knotenpunkt eine Schlüsselrolle. Im mPFC sind dabei besonders die strukturelle und synaptische Plastizität von Pyramidenzellen wichtig (Frankland et al., 2004; Restivo et al., 2009; Euston et al., 2012). Wie GABAerge inhibitorische Interneurone (IN) ebenfalls zum Erlernen, Erinnern und Ausführen von motorischen Abläufen beitragen und wie inhibitorische Signale durch das Lernen verändert werden, ist jedoch weitestgehend unbekannt. Wir verfolgen die Hypothese, dass die Veränderung der Effizienz von exzitatorischen glutamatergen Signalen, die in INs eingehen, eine Rolle bei der Bewegungskontrolle spielen, ähnlich zu Prozessen im primären Motorcortex (M1, TP6) und im Hippocampus (TP1, TP7). Des Weiteren gehen wir davon aus, dass perisomatische inhibitorische INs (PVIs) im mPFC besondere Relevanz bei kognitiver Motorkontrolle haben (Kvitsiani et al., 2013, Pinto & Dan, 2015, Lagler et al., 2016). Im Vorfeld haben wir ein Protokoll für die Bewegungskontrolle etabliert und dieses mit optogenetischen Manipulationen und elektrophysiologischen Messungen kombiniert. Damit konnten wir zeigen, dass Subregionen des Nager-PFC in differenzierter Weise zur Bewegungskontrolle beitragen (Hardung et al., 2017a; Hardung et al., 2017b). Hier werden wir uns nun auf die Rolle der PVIs beim Lernen und Ausführen einer solchen Aufgabe fokussieren. Zunächst werden wir (1) die neuronale Aktivität von mPFC-PVIs während der Motorkontrolle und des Motorlernens definieren. Anschließend werden wir (2) den Einfluss von neuronaler Aktivität von mPFC-PVIs auf die Bewegungsinitiierung und –unterdrückung identifizieren, indem wir optogenetische und elektrophysiologische Techniken im wachen, sich verhaltenden Tier kombinieren. Dieser Ansatz wird parallel auch in M1 und im Hippocampus durchgeführt (TP6 Poulet, TP7 Csicsvari), was Rückschlüsse über arealspezifische Effekte ermöglicht. Als nächstes werden wir (3) den Effekt von PVI-Aktivität auf lokale Netzwerkoszillationen sowie auf die Kommunikation mit motorischen Arealen untersuchen – letzteres wiederum in Kollaboration mit TP6 (Poulet). (4) Schließlich werden wir mittels ex vivo Untersuchungen in Kollaboration mit Bartos (TP1) die Amplituden von spontanen und evozierten PVI-Signalen von naiven und trainierten Tieren messen und so untersuchen, ob PVI-Eingänge plastischen Veränderungen unterworfen sind. Mit diesen vier parallelen Ansätzen wird das Projekt Einblicke in den Einfluss von PVI-spezifischer Aktivität und synaptischer Plastizität auf die kognitive Motorkontrolle und sowie das motorische Lernen erlauben. Dadurch wird eine Brücke zwischen synaptischer Plastizität, neuronaler Aktivität und Verhalten geschlagen.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
