Die Rolle GABAerger hemmender Interneurone in der Ausbildung von Repräsentationen der Umgebung im Gyrus Dentatus der Maus

• Antragstellerin: Professorin Dr. Marlene Bartos
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie ; Experimentelle und theoretische Netzwerk-Neurowissenschaften ; Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 507722788

Die Repräsentation unserer Umgebung in hippokampalen neuronalen Netzwerk ist von zentraler Bedeutung für unser Leben. Es ermöglicht uns auf Änderungen der Umgebung schnell und flexibel zu reagieren. Es konnte gezeigt werden, dass Pyramidenzellen (PYRs) des Hippokampus die erlebte Umgebungen mit ihren Aktivitätsmustern kodieren. Es wird daher vermutet, dass mit der Reaktivierung von PYRs die Repräsentation wiederherstellt wird. Trotz des Kenntnisstandes zur neuronalen Repräsentation von Ereignissen und der Umgebung auf der Ebene der PYRs, ist die Rolle GABAerger hemmender Interneurone (INs) bei der Ausbildung und der Stabilisierung räumlicher Repräsentationen durch Gruppen aktiver PYRs, den sogenannten PYR-Assoziationen, weitgehend wenig bekannt. In dem hier vorgestellten Projekt möchten wir dieser grundlegenden Frage nachgehen, indem wir (1) mit Hilfe der bildgebenden Darstellung und der Verwendung der 2-Photonen-Kalzium-Imaging Technologie die Aktivität hippokampaler PYRs und IN-Populationen mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung in kopffixierten Mäusen erfassen, während die Tiere durch eine virtuelle Umgebung navigieren und lernen Belohnungen zu finden. (2) Wir beabsichtigen des Weiteren die Aktivität von INs mit pharmako- und/oder optogenetischen Methoden zu modulieren, um damit ihren Einfluss auf die räumliche Repräsentation durch PYRs zu bestimmen. (3) Wir werden mit Hilfe bereits vorhandener neuronaler Netzwerkmodelle, Theorien zu Schaltkreismechanismen entwickeln, die eine räumliche und kontextuelle Repräsentation im Hippocampus, insbesondere dem Gyrus Dentatus (DG) als Eingangsregion des Hippokampus, zugrunde liegen. Eine Vielzahl von Arbeiten hat gezeigt, dass INs durch eine große morphologische, physiologische und neurochemische Vielfalt gekennzeichnet sind, die sie in der Literatur in verschiedene Typen hat klassifizieren lassen. Wir werden daher im vorgeschlagenen Projekt insbesondere die Rolle Parvalbumin (PV)-exprimierender perisomatisch-inhibierender und Somatostatin (SOM)-positiver distal dendritisch-inhibierender INs (PVIs, SOMIs) im Hippocampus fokussieren. Wir wollen uns auf den DG konzentrieren, da dieser für die räumliche und kontextuelle Darstellung im Hippocampus funktionell von entscheidender Bedeutung ist. Zusammenfassend, unser Hauptziel ist es zu verstehen, wie IN-Typen die Aktivitätsdynamik einzelner PYRs und PYR-Assoziationen beeinflussen, die räumliche Umgebungen mit ihren Aktivitätsmustern repräsentieren. Wir sind davon überzeugt, dass dieses Projekt zum Verständnis der Rolle von IN-Typen in der Repräsentation und Kodierung von Umweltinformationen einen wichtigen Beitrag liefern wird und uns zudem helfen wird zu verstehen wie es uns gelingt zwischen verschiedenen Umgebungen unterscheiden zu können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen