Räumlich-zeitliche Dynamik von Feedforward und Feedback-Interaktionen im visuellen thalamo-kortiko-thalamischen Schaltkreis

• Antragstellerin: Professorin Dr. Laura Busse
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie ; Experimentelle und theoretische Netzwerk-Neurowissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 278757170

In Lehrbüchern wird das visuelle System oft als hierarchisch angeordnete und über Feedforward-Projektionen verbundene Verarbeitungsstufen dargestellt. Betrachtet man jedoch die Anatomie des visuellen Systems genauer, so wird deutlich, dass Feedback-Projektionen ihren entsprechenden Feedforward-Projektionen zahlenmäßig oft deutlich überlegen sind. Diese allgemeine Regel gilt auch für den Corpus geniculatum laterale (dLGN) des Thalamus, wo etwa 30 % der synaptischen Eingänge an Relay-Zellen von kortikothalamischen (CT) Pyramidenzellen stammen, während nur etwa 10 % der synaptischen Eingänge von retinalen Ganglienzellen darstellen. Wie diese anatomisch massiven Rückkopplungsprojektionen zu einer der frühesten visuellen Verarbeitungsstufen die neuronalen Repräsentationen im dLGN beeinflussen und sich auf die neuronale Berechnungen im thalamokortikalen System auswirken, ist bisher nur unvollständig verstanden.Die vorgeschlagene Forschung ist ein Folgeantrag, der sich weiterhin mit den Effekten von kortikothalamischem Feedback auf die Informationsverarbeitung im frühen visuellen System beschäftigt. Während unsere Forschung in der vorherigen Förderperiode Einblicke in die retinotope Organisation von CT-Feedback-Projektionen im Thalamus und die duale Natur von CT-Feedback-Effekten in der räumlichen Verarbeitung lieferte, ist unser zentrales Ziel für diesen Folgeantrag, die räumlich-zeitliche Dynamik der Feedforward- und Feedback-Verarbeitung in thalamo-kortiko-thalamischen Interaktionen zu erforschen. Insbesondere planen wir, (1) den zeitlichen Einfluss des CT-Feedbacks in dLGN und visTRN zu isolieren, (2) die Rolle des CT-Feedbacks für die räumlich-zeitlichen Selektivität zu untersuchen, indem wir eine pfadspezifische, optogenetische Unterdrückung von CT-Feedback-Terminals und simultane Messungen von Thalamus und Kortex verwenden, und (3) die Rolle des CT-Feedbacks in thalamokortikalen Rhythmen und Kommunikation zu untersuchen.Zusammengenommen verspricht diese Forschung, zur Beantwortung der Frage beizutragen, wie das direkte exzitatorische und das indirekte inhibitorische CT-Feedback dynamisch interagieren, um die thalamische visuelle Verarbeitung zu modulieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Anton Sirota