Die Rolle von in das posteriore Striatum projizierenden Dopamin-Neuronen beim assoziativen Furchtlernen

• Antragstellerin: Dr. Sevil Duvarci
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 470520017

Assoziatives Lernen ermöglicht es Tieren, aus Erfahrungen zu lernen, und ist daher für adaptives Reagieren in einer sich ständig verändernden Umgebung essentiell. Insbesondere die Fähigkeit zu lernen, welche Reize eine Gefahr vorhersagen, ist überlebenswichtig. Im Labor wird diese Art des assoziativen Lernens mit Hilfe der klassischen Furchtkonditionierung modelliert, bei der ein anfänglich neutraler Stimulus (konditionierter Stimulus, CS) Furchtreaktionen auslöst, nachdem er zeitlich mit einem aversiven Reiz (unkonditionierter Stimulus, US) gepaart wurde. Vieles darauf hinweist, dass Angststörungen wie beispielsweise die posttraumatische Belastungsstörung (PTBS) aus einer Dysregulation der Hirnschaltkreise resultieren, die assoziatives Furchtlernen vermitteln. Das Verständnis der neuronalen Mechanismen, die dem Furchtlernen zugrunde liegen, kann zur Entwicklung neuer Behandlungsstrategien beitragen. Assoziatives Lernen, wie Furchtkonditionierung, wird durch Vorhersagefehler (prediction error, PE) angetrieben, die als Lehrsignale dienen, um neues Lernen zu vermitteln. Es ist bereits bekannt, dass Dopamin (DA) -Neuronen PE-Signale kodieren, um assoziatives Belohnungslernen voranzutreiben. Neuere Erkenntnisse deuten darauf hin, dass DA-Neuronen PE-Signale nicht nur für Belohnungen, sondern auch für aversive PE kodieren. Das Striatum ist das Hauptprojektionsziel von DA-Neuronen. Es ist jedoch nicht bekannt, ob DA-Neuronen, die in das Striatum projizieren, insbesondere in eine bestimmte striatale Subregion, am assoziativen Furchtlernen beteiligt sind. Neuere Studien haben eine einzigartige Subpopulation von DA-Neuronen basierend auf ihrer Input-Output-Organisation identifiziert. Diese DA-Neuronen projizieren selektiv in eine bestimmte striatale Unterregion, das posteriore Ende des Striatums (posterior tail of the striatum, pTS), und werden stark durch neue und hochintensive Reize aktiviert. Hervorzuheben ist, dass sie nachweislich die Vermeidung von Bedrohungen verstärken. Ob diese DA-Neuronen jedoch für assoziatives Furchtlernen erforderlich sind, ist derzeit nicht bekannt. Wir nehmen an, dass pTS-projizierende DA-Neuronen ein aversives PE-Signale kodieren, das für das assoziative Furchtlernen notwendig ist. Die Auseinandersetzung mit dieser Hypothese wird das Hauptziel dieses Antrags sein. Um dies zu untersuchen, werden wir projektionsspezifische aktivitätsabhängige Calcium-Aufzeichnungen, zeitlich präzise optogenetische Manipulationen, sowie die Messung der DA-Freisetzung mit Hilfe eines DA-Biosensors durchführen. Darüber hinaus werden wir die Rolle des DA-Inputs auf die Aktivität von pTS-Neuronen während des assoziativen Furchtlernens näher untersuchen. Zusammengenommen erwarten wir, dass unsere Ergebnisse eine neue Rolle für pTS-projizierende DA-Neuronen identifizieren und darüber hinaus darauf hindeuten, dass ein einzigartiger mesostriataler Schaltkreis für das assoziative Furchtlernen von entscheidender Bedeutung ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen