Prozessmodel des Assoziativen Lernens und zugrundeliegende Plastizität im primär-sensorischen Kortex.

• Antragsteller: Professor Dr. Cornelius Schwarz
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 419865818

Der Kern der Pavlov’schen Reflexkonditionierung ist das ‚Assoziative Lernen‘, welches die zeitlich-räumliche Kontiguität eines neutralen, ‚konditionierten‘ Stimulus und eines biologisch relevanten, ‚unkonditionierten‘ Stimulus abbildet und für das Verhalten des Individuums nutzbar macht. Dieser Lernprozess wird häufig in die Gruppe der impliziten (prozeduralen) Gedächtnisinhalte eingeordnet. Zusätzlich zum impliziten Gedächtnisinhalt werden jedoch auch andere Lernsysteme aktiviert. So lernt das Individuum nicht nur die konditionierte (motorische) Antwort, sondern formt auch eine bewusste (explizite/deklarative) Einsicht über die ‚Regeln des Spiels‘. Außerdem spielen kontextuelle und emotionale Faktoren eine große Rolle. Zu betonen ist, dass diese Vielzahl von Verhaltensmechanismen auch miteinander interagieren können. Wir nennen die Gesamtheit dieser interagierenden Verhaltensmechanismen das ‚Prozessmodel‘ eines Lernparadigmas.Unsere Vorarbeiten zur Rolle der Vibrissenrepräsentation des primären somatosensorischen Kortex der Maus (BCx) beim Assoziativen Lernen zeigten auffällige morphologische und funktionale Plastizität am Beispiel der Lidschlussreflexkonditionierung mit Gedächtnisspur (Trace Eyeblink Conditioning). Starke lernabhängige Veränderungen während der Präsentation des taktilen, konditionierten Stimulus, aber auch während der darauffolgenden Stimulus-freien Gedächtnisperiode wurden beobachtet. Intervall-spezifische Blockierung des BCx während des Stimulus, aber nicht jene in der Gedächtnisperiode, waren kritisch für das Erlernen der konditionierten Reflexantwort. Deshalb könnten die letzteren dem Erlernen von expliziten Lerninhalten zugeordnet sein. Diese Hypothese wird im vorliegenden Projekt bearbeitet.Wir werden zunächst untersuchen, ob Mäuse überhaupt explizite Gedächtnisinhalte während der Reflexkonditionierung anlegen. Wir bedienen uns hierzu des bekannten ‚gemischten Extinktionslernens‘, welches unter Verwendung von ‚Delay‘ vs. ‚Trace‘ Konditionierung und der Präsentation von gepaarten Stimuli und ungepaarten Stimuli das implizite und explizite Lernen dissoziiert. Unter Verwendung von zellulärer Zwei-Photonen Bildgebung von Dornfortsatz-Plastizität (‚Spine plasticity‘) im BCx werden wir dann testen, ob diese unter systematischer Veränderung des Prozessmodels (Delay und Trace Variante der Lidschlusskonditionierung) stabil bleibt. Dieses Experiment wird uns Einsicht darüber geben, ob die Interaktion des impliziten und expliziten Lernsystems eine Rolle für die BCx Plastizität spielt. Weiterhin werden wir dieselben taktilen Stimuli zur Assoziation zweier neutraler Stimuli einsetzen, um Informationen zur Rolle der emotionalen Faktoren für die Spine-Plastizität zu erhalten. In einem letzten Experiment werden wir klären, inwieweit die raum-zeitliche Dynamik der neuronalen Veränderungen während der Gedächtniskonsolidierung eine Rolle für die beobachteten, kausalen Einflüsse des BCx auf den Lernvorgang spielt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen