Funktion genetisch definierter Kortexneurone im sensori-motorischen Verhalten der Maus
Final Report Abstract
Die Erforschung des Gehirns ist eine der größten wissenschaftlichen Herausforderungen unserer Zeit. Dieses Projekt soll zu diesem Ziel beitragen indem es die Funktion von verschiedenen neuronalen Zelltypen im Kortex im Zusammenhang von Sinnesverarbeitung und Verhalten untersucht. Basierend auf neu verfügbaren Techniken, insbesondere der Optogenetik konnte in dem Projekt eine neue Methodenkombination entwickelt werden, die es uns erlaubt genetisch definierte Neurone im Kortex von Mäuse gezielt an und ab zu schalten, um damit deren Funktion bei Sinnes- und Verhaltensprozessen zu bestimmen. In diesem Projekt wurden zunächst genetisch definierte Zellen untersucht, die die Kommunikation zwischen dem Kortex und dem Thalamus vermitteln. Diese „kortikothalamischen“ Bahnen sind trotz ihrer anatomischen Prominenz nur schlecht verstanden. In diesem Projekt ist es uns zum erstem Mal gelungen, die kortikothalamischen Bahnen zelltypspezifisch anzuregen und dadurch ihren Einfluss auf sensorische Verarbeitung im Thalamus zu bestimmen. Die zentrale Hypothese, dass einzelne Zelltypen ganz bestimmten Netzwerk- und Verhaltensfunktionen zugrunde liegen, konnte durch dieses Projekt bestätigt werden. Wir fanden, dass die beiden kortikothalamischen Bahnen ganz unterschiedliche Einflüsse auf thalamische Aktivität ausüben: die Bahn aus der kortikalen Schicht 5 ist aus wenigen aber extrem stark aktivierenden Axonen aufgebaut. Diese „Treiber“ Funktion hat zur Folge, dass Kortikale Aktivität im Thalamus „gespiegelt“ wird. Die zweite Bahn aus Schicht 6 besteht aus weit weniger starken Verbindungen, aber sie beeinflusst die Transmission von sensorischen Reizen. Wir haben starke Hinweise gefunden, dass dieser Signalweg letztendlich bestimmt, welche Reize aus der Umwelt an den Kortex weitergeleitet werden. Damit stellt der Schicht 6 kortikothalamische Signalweg vermutlich ein neurobiologisches Ebenbild von Aufmerksamkeit dar. Diese Hypothese werde ich in zukünftigen Projekten, die u.a. auch klinische Relevanz haben, testen. Ein Interview wurde in zwei Online Zeitschriften veröffentlicht.
Publications
- (2013) Convergence of Cortical and Sensory Driver Inputs on Single Thalamocortical Cells. Cerebral Cortex. Comments: Ahissar and Oram: “Thalamic Relay or Cortico-Thalamic Processing? Old Question, New Answers”, Cerebral Cortex, 2013
Groh A, Bokor H, Mease RA, Plattner VM, Hangya B, Stroh A, Deschenes M, Acsády L
- (2014) Cortical control of adaptation and sensory relay mode in the thalamus. Proc Natl Acad Sci USA 111:6798-6803
Mease RA, Krieger P, Groh A
(See online at https://doi.org/10.1073/pnas.1318665111)
