Larvalbrain2.0: Eine Forschungsplattform für das larvale Gehirn von Drosophila melanogaster

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr.-Ing. Dorit Merhof; Professor Dr. Andreas Stephan Thum
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 441181781

Die rasante Entwicklung neuartiger genetischer Werkzeuge, Bildgebungs- und Simulationstechnologien macht die Neurowissenschaften zu einer zunehmend datenintensiven Forschungsdisziplin, in der Datenerfassung, Datenintegration, Dateninterpretation und Versuchsplanung wesentliche Faktoren darstellen. Diese stellen jedoch oft einen geschlossenen Kreislauf in einem Forschungsablauf dar. Dieser Prozess erzeugt einerseits selbst Daten, die experimentell integriert werden müssen, andererseits aber auch das Problem, dass neu gewonnene Daten in den Kontext der vorhandenen Datenressourcen gestellt werden müssen, da ein einzelnes Experiment oder eine Dateneinheit in der Regel nur einen winzigen Bruchteil des Gesamtbildes offenbart.Dementsprechend zielt das Projekt darauf ab, Larvalbrain2.0 als dynamischen, mehrstufigen Atlas zu etablieren, indem wir Daten über strukturelle, molekulare, physiologische und verhaltensbedingte Ergebnisse von Drosophila melanogaster Larven integrieren. Die Drosophila Larve ist für einen solchen Ansatz besonders geeignet, da ihr einfaches Gehirn nur aus etwa 10.000 Neuronen besteht und daher derzeit Gegenstand mehrerer großer Ansätze ist, um auf Licht- und Elektronenmikroskopie-Ebene jede einzelne Zelle und sogar das gesamte Konnektom zu rekonstruieren. Gleichzeitig wurden auf der Grundlage der Integration neuer Technologien zur Überwachung und Manipulation der neuronalen Aktivität bedeutende Fortschritte bei der Identifizierung von Gehirnmechanismen und -schaltungen erzielt, die der Auswahl geeigneter Verhaltensweisen in verschiedenen Auflösungen und Räumen zugrunde liegen. Im Detail werden wir Larvalbrain2.0 etablieren, um das larvale Präferenzverhalten, die Nahrungsaufnahme und das Lernen und das Gedächtnis zu untersuchen, welches von der Salzwahrnehmung und -verarbeitung abhängt. Das Projekt umfasst vier Eckpfeiler: 1) Die Integration einer verbesserten Version des LM-Standard-Gehirnatlas mit dem EM-Konnektor. 2) Die Einbindung aller verfügbaren Informationen über genetische Treiber-Linien-Expressionsmuster in Larvalbrain2.0. 3) Den Aufbau von Larvalbrain2.0, einer kollaborativen Daten- und Forschungsplattform, die strukturelle, verhaltensbedingte, molekulare und physiologische Daten aus dem Larvengehirn von Drosophila integriert. 4) Die Integration molekularer, verhaltensbezogener und physiologischer Datensätze, um ein erstes Larven-Gehirnnetzwerkmodell zur Salzinformationsverarbeitung zu etablieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich
• Partnerorganisation: Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF)
• Kooperationspartnerin: Dr. Katja Bühler