Studie zur Erforschung der Rolle der entorhinal-hippocampalen Verbindung bei der räumlichen Mustererkennung in aktiven Tieren

• Antragstellerin: Dr. Marie Oulé
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie ; Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 428950153

Obwohl jahrzehntelange Untersuchungen eine wichtige Rolle des Gyrus dentatus (DG) des Hippocampus bei der Gedächtnisbildung aufgezeigt haben, sind die neurobiologischen Mechanismen die bestimmten kognitiven Funktionen, wie z.B. der Mustererkennung zugrunde liegen, unbekannt. Die Mustererkennung ermöglicht es sehr ähnliche Erinnerungen voneinander zu trennen (z.B. "wo habe ich gestern mein Auto geparkt" oder "wo habe ich heute mein Auto geparkt")? Diese beiden Ereignisse teilen viele Gemeinsamkeiten (dasselbe Auto, gleicher Parkplatz), weswegen eine nicht überlappende Kodierung und Speicherung für ein akkurates Abrufen damit assoziierter Informationen unbeding notwendig ist. Auf Ebene der neuronalen Netzwerke ermöglicht die Mustererkennung die Erzeugung ungleicher Ergebnisse nach der Integration ähnlicher Eingänge. Ein besseres Verständnis der neurobiologischen Prozesse der Mustererkennung ist besonders wichtig, da diese kognitive Fähigkeit bei mehreren neurophysiologischen Erkrankungen, wie z.B. Alzheimer oder Schizophrenie, beeinträchtigt ist. Im DG, welcher an der räumlichen Mustererkennung (d.h. der Fähigkeit ähnliche räumliche Informationen voneinander zu unterscheiden) beteiligt ist, werden räumliche Informationen aus dem medialen entorhinalen Kortex (MEC), einem kortikalen Bereich der für die Wahrnehmung räumlicher Details wichtig ist, auf die Körnerzellen (GCs) übertragen. Wie die Netzwerkaktivität des DG mit der räumlichen Mustererkennung im Zusammenhang steht und die Rolle des MEC bei diesem kognitiven Prozess ist noch nicht gut erforscht. Obwohl bereits bekannt ist, dass sich die neuronale Aktivität des DG als Reaktion auf verschiedene Umgebungen mit einem gewisses Maß an Ähnlichkeit ändert, ist dennoch unklar, wie die GCs ihre Aktivitätsmuster anpassen, um Lernaufgaben zu lösen, welche auf räumlicher Mustererkennung beruhen. Mithilfe fortgeschrittener Techniken wie in vivo Elektrophysiologie und Calcium-imaging in Kombination mit Optogenetik in aktiven Tieren, soll dieses Projekt dabei helfen, die Beteiligung des neuronalen MEC-DG Netzwerks bei der räumlichen Mustererkennung zu verstehen. In einem ersten Experiment werde ich die Änderungen der Netzwerkaktivität des DG während verschiedener Aufgaben zur räumlichen Mustererkennung untersuchen. Dieses erste Experiment soll helfen festzustellen, welcher Typ von Änderung der Netzwerkaktivität im DG bei Mustererkennungsaufgaben vorliegt. In einem zweiten Experiment soll mithilfe transgener Mäuse, in welchen die Aktivität der DG-innervierenden MEC Sternzellen optogenetisch kontrolliert werden kann, festgestellt werden, welche Rolle diese neuronale Verbindung in der räumlichen Mustererkennung spielt. Zusammenfassend soll dieses Projekt einen wichtigen Beitrag dazu liefern, grundlegendes Verständnis der MEC-DG Verbindung bei der räumlichen Mustererkennung zu schaffen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Kanada
• Gastgeber: Professor Mark P. Brandon, Ph.D.