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FOR 5159:  Aufschlüsselung präfrontaler Netzwerke der kognitiven Flexibilität

Fachliche Zuordnung Medizin
Förderung Förderung seit 2021
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 437610067
 
Unsere Umgebung verändert sich ständig. Um unter solchen Bedingungen zu bestehen, muss auch unser Verhalten flexibel sein. Wir erleben verschiedene Orte und Kontexte, müssen diverse Aufgaben in schneller Abfolge ausführen und fortlaufend neue Strategien entwickeln und anpassen. Diese Fähigkeiten sind nicht angeboren, sondern entwickeln sich mit dem Alter. Der Abbau dieser Fähigkeiten stellt den Kern vieler Krankheiten dar. Der präfrontale Cortex (PFC) der Säugetiere wird als Kernareal für kognitive Flexibilität angesehen. Eines der fundamentalen Ziele der Neurowissenschaften ist die Entschlüsselung der dynamischen Prinzipien, welche die Fähigkeit bestimmen, in einer sich ständig verändernden Umwelt zurecht zu kommen. Experimentelle Errungenschaften mit diesem Ziel stellten sich bisher als notorisch schwierig dar, da geeignete Methoden fehlten, um die Aktivität einzelner Neurone und neuronaler Ensembles in wachen Tieren zu beobachten und selektiv zu manipulieren. Die beindruckenden technischen und analytischen Entwicklungen der letzten Jahre erlauben es nun kritische Fragen zu bearbeiten: Welche neuronalen Grundlagen kontrollieren kognitive Flexibilität? Sind es die fehlende stereotype Spezialisierung oder die Verbindungsmuster im PFC, welche Flexibilität ermöglichen? Teilen sich die Säugetiere trotz der fehlenden präfrontalen Homologie einen gemeinsamen neuronalen Flexibilitätscode?In einem koordinierten und interdisziplinären Forschungsbestreben, welches komplementäre Forschungsexpertisen mit verschiedenen Spezies, Konzepten und Methoden umfasst, zielt diese Forschungsgruppe darauf ab zu verstehen, wie präfrontale Schaltkreise für bestimmte Bereiche der kognitiven Flexibilität kodieren (d.h. Arbeitsgedächtnis und Entscheidungsfindung). Die Arbeitshypothese ist, dass neuronale Ensembles in funktionell homologen präfrontalen Arealen verschiedener Spezies durch zeitliche Koordination über Ein- und Ausgänge geformt werden. Messungen und Manipulationen präfrontaler Schaltkreise werden über computationale Modelle integriert, um übergreifende neuro-dynamische Prinzipien der kognitiven Flexibilität aufzudecken, welche Nagern, Affen und Menschen gemein sind oder aber spezies-spezifische Spezialisierungen der präfrontalen Codierung aufweisen. Um eine effiziente Verbindung der konzeptuellen und methodischen Expertisen innerhalb des Konsortiums zu fördern, werden gemeinsame Arbeitspakete mit entsprechendem Austausch der Mitarbeiter zwischen Laboren definiert. Mittel- und langfristig wird die Forschungsgruppe neuronale Mechanismen identifizieren, welche flexibles Verhalten über die Speziesgrenze und Lebensspanne hinweg definiert (1. Förderphase) und den Zusammenhang zwischen Fehlverschaltungen und krankheitsrelevanten kognitiven Defiziten aufdecken (2. Förderphase).
DFG-Verfahren Forschungsgruppen
Internationaler Bezug Österreich, USA

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