Kooperation synaptischer Eingänge bei der Gedächtnisbildung im CA3 Areal des Hippocampus.

• Antragsteller: Dr. Thomas Hainmueller
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 427309605

Die Fähigkeit Erinnerungen über sich selbst und bedeutende Lebensereignisse (episodische Erinnerungen) zu bilden ist eine elementare Grundlage für unser Denken und unsere Persönlichkeit. Demenzerkrankungen und Depressionen gehen mit einem Verlust, bzw. Anomalien dieser Fähigkeit einher und haben verheerende Konsequenzen für die Betroffenen. Die Mechanismen der Gedächtnisbildung sind jedoch bisher nur unzureichend verstanden. Der Hippocampus ist die zentrale Hirnregion zum Speichern und Abrufen episodischer Erinnerungen. Das CA3 Areal des Hippocampus beheimatet ein Netzwerk von Nervenzellen die besonders viele Verbindungen (Synapsen) unter-einander aufweisen. Aktuellen Theorien der Gedächtnisbildung zu Folge können diese Verbindungen Assoziationen zwischen den Elementen einer Erinnerung speichern. Die einzelnen Elemente der Erinnerung wiederum werden von Nervenzellen in der Hirnrinde (Neocortex) repräsentiert, die über synaptische Kontakte mit Nervenzellen in CA3 verbunden sind. Zusätzlich erhält das CA3 Netzwerk synaptische Eingänge von Körnerzellen des Gyrus Dentatus, einem weiteren Unterareal des Hippocampus. Diese Eingänge sind entscheidend am Speichern neuer Erinnerungen beteiligt, für ihren Abruf jedoch häufig entbehrlich. Es ist unklar, welche Veränderungen von synaptischen Verbindungen und Aktivitätsmustern in CA3 für das Speichern von Erinnerungen notwendig sind und welche Rolle die Aktivität von Körnerzellen dabei spielt.Das Ziel des vorgelegten Projekts ist es daher, simultane, hochauflösende elektrophysiologische Ableitungen von Körnerzellen im Gyrus Dentatus und Neuronen in CA3 bei Mäusen durchzuführen, die eine Gedächtnisaufgabe lösen. Wir werden gedächtnisrelevante neuronale Aktivitäten untersuchen und verbundene Paare von Körnerzellen und ihren postsynaptischen Zielzellen identifizieren, um den Einfluss von Körnerzellaktivität auf die initiale Erfassung, Konsolidierung und den Abruf von Erinnerungen nachzuvollziehen. Darüber hinaus werden wir die Aktivität von Körnerzellen gezielt optogenetisch manipulieren um ihren Einfluss auf das CA3 Netzwerk im Rahmen von Gedächtnis- und Verhaltensfunktionen zu überprüfen. Die Versuche sollen am Neuroscience Institute der New York University im Labor von Prof. György Buzsáki, einem weltweit führenden Experten der Hippocampus- und Gedächtnisforschung, durchgeführt werden. Das Labor stellt den exzellenten intellektuellen Hintergrund und die 'cutting-edge' Methodik zur Verfügung, die für eine erfolgreiche Durchführung dieses anspruchsvollen Forschungsprojekts erforderlich sind. Das Vorhaben wird einen substantiellen Beitrag zum Verständnis von Mechanismen der Gedächtnisbildung leisten, das für eine zukünftige Entwicklung potentieller Therapien für Gedächtnisstörungen unabdingbar ist.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Gyorgy Buzsaki, Ph.D.