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Projekt
Schwache elektrische Stimulation und Optogenetik zur Untersuchung von schlafabhängiger Gedächtniskonsolidierung und neuronaler Ensembles
Antragstellerinnen / Antragsteller
Professorin Dr. Lisa Marshall; Professor Alexey Ponomarenko, Ph.D.; Professor Dr.-Ing. Achim Schweikard
Fachliche Zuordnung
Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
Förderung
Förderung von 2013 bis 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 238646609
Untersuchungen zur schlafassoziierten Gedächtniskonsolidierung hippokampusabhängiger Gedächtnisinhalte konzentrierten sich bislang auf die hippokampale Reaktivierung und hippokampale-präfrontale Interaktionen während des non-rapid-eye movement Schlafes. In jüngster Zeit rückt vermehrt die Rolle der thalamischen Matrixkerne als zentrale Schaltstelle für eine bidirektionale hippokampale-präfrontale Interaktion ins Zentrum des Interesses. In der vorangegangenen Förderperiode haben wir Werkzeuge entwickelt, um präfrontale und hippokampale Netzwerkoszillationen durch optogenetische und selbstätig geregelte (closed-loop) schwach-elektrische Stimulation zu untersuchen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass endogene Oszillationen durch optogenetische Stimulation mit dem Stimulationsignal synchronisiert werden können. Darüber hinaus beeinflussten die induzierten Veränderungen der Rhythmusdynamik das Explorationsverhalten und wiesen die gleiche Korrelation wie die zwischen spontaner Synchonisation und Verhalten auf, was auf eine kausale funktionale Verbindung hinweist. Sowohl Studien anderer als auch unsere eigenen vorläufigen Ergebnisse legen nahe, dass die Effekte schwach-elektrischer Stimulation, welche unterschwellige Aktivität simuliert, äußerst sensitiv gegenüber aktuell vorherrschenden Netzwerkoszillationen sind, welche den Verhaltens- und Vigilanzzustand reflektieren. Die Gedächtniskonsolidieurng während des Schlafes ist mit der Orchestrierung von regionen-übergreifenden Netzwerkoszillationen verknüpft, wie die slow oscillations im Schlaf. Durch Verwendung von innerhalb des Projektes zu entwickelnden experimentellen und analytischen Werkzeugen möchten wir zunächst die regionen-übergreifenden Aktivitätsmuster definieren, die prädiktiv für Gedächtnisaquisition und -konsolidierung sind. Zweitens beabsichtigen wir durch Verwendung von multi-regionaler closed-loop optogenetischer und schwach-elektrischer Stimulation die schlafassoziierte Gedächtniskonsolidierung zu verbessern, indem wir die endogenen elektrophysiologischen Muster manipulieren. Drittens werden wir währenddessen neue Werkzeuge für optogenetische und schwach-elektrische Netzwerkmanipulation entwickeln.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
