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Projekt
Variabilität und Robustheit funktioneller neuronaler Eigenschaften in den Schaltkreisen des Bewegungssehens
Antragstellerin
Professorin Dr. Marion Silies
Fachliche Zuordnung
Entwicklungsneurobiologie
Förderung
Förderung seit 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 453877723
Fliegen können robust auf variable visuelle Reize reagieren, aber das neuronale Substrat und die Berechnung, die diese Robustheit zugrunde liegen, sind weitgehend unbekannt. In Drosophila wurden die hauptsächlichen Neurone der ON- und OFF-Pfade des Bewegungsehens kartiert. Von diesen sind Tm9-Neurone retinotop angeordnete kolumnäre Interneurone des OFF-Pfades und steuern optomotorisches Verhalten. Neuere Arbeiten haben gezeigt, dass Tm9, im Gegensatz zu anderen Tm-Neuronen, eine Vielzahl von präsynaptischen Eingängen hat, deren Identität für einzelne Tm9-Neuronen unterschiedlich sein kann. Unsere vorläufigen Arbeiten haben auch morphologische und funktionelle Variabilität in einem nicht-kolumnären, wide-field Zelltyp gezeigt, der präsynaptisch zu Tm9 ist, dem distalen Medulla-Neuron Dm4. Darüber hinaus zeigten optische Messungen eine entsprechende Variabilität der individuellen funktionellen Eigenschaften von Tm9 Neuronen. Diese Befunde geben Anlass zu zwei Hypothesen: (1) variable synaptische Inputs sind essentiell für die Bestimmung heterogener funktioneller Eigenschaften von Tm9-Neuronen, die (2) wiederum für die Funktion des Schaltkreises erforderlich sind und zu Verhaltensrobustheit gegenüber herausfordernden Stimulusbedingungen führen. Das Ziel von P5 ist es daher zu verstehen, inwieweit Ungenauigkeiten in der präsynaptischen Schaltung die Robustheit gegenüber entwicklungsbedingtem Rauschen sowie die funktionelle Robustheit gegenüber variablen visuellen Inputs begünstigen. In zwei parallelen Teilen des Projekts werden wir zunächst die variablen präsynaptischen kolumnären Eingänge von Tm9 quantifizieren und manipulieren, und wir werden den Beitrag des Dm4 Neurons als einen wichtigen heterogenen Input zu Tm9 analysieren. Zu diesem Zweck werden wir anatomische Studien mit physiologischen Messungen über das Fliegenauge kombinieren. Wir werden die variablen Eingänge genetisch manipulieren und die Tm9-Physiologie sowie die Verhaltensreaktionen auf eine Reihe von visuellen Reizen messen. Am Ende werden wir die Rolle der ungenauen Synapsenbildung und der heterogenen funktionellen Eigenschaften von Tm9 für die Robustheit der Bewegungserkennung unter herausfordernden Stimulusbedingungen getestet haben.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
