SFB 1134:  Funktionelle "ensembles": Integration von Zellen, Genese von Aktivitätsmustern und Plastizität von Gruppen ko-aktiver Neurone in lokalen Netzwerken

• Fachliche Zuordnung: Medizin
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 243553651

Repräsentation ist ein fundamentales Konzept der Neurowissenschaften, vielleicht sogar das entscheidende Leitmotiv: Es wird allgemein angenommen, dass Wahrnehmungen, Erinnerungen, Gedanken, Pläne, Handlungen und Gefühle ein physisches Korrelat im Nervensystem haben. Zahlreiche Befunde weisen darauf hin, dass neuronale Repräsentationen durch reproduzierbare multi-neuronale Aktivitätsmuster zustande kommen. Damit sind elementare kognitive Zustände oder Verhaltensweisen kausal mit solchen Gruppen von Neuronen verbunden, die als ‘Ensembles‘ bezeichnet werden.Im SFB verwenden wir vielfältige modern Ansätze um neuronale Ensembles in definierten funktionellen Systemen zu beobachten, zu analysieren und experimentell zu manipulieren. Unsere Methoden umfassen elektrophysiologische Messungen auf Zell und Netzwerkebene, Bildgebung em lebenden Gewebe, virale Vektoren zur Markierung und Modifikation definierter Zelltypen, Optogenetik, anatomische Konnektivitätsanalysen, ultrastrukturelle Mikroskopie und hochentwickelte Datenanalyse. Wir untersuchen Gedächtnis-, sensorische-, emotionale und exekutive Systeme in lebenden Nagern und in Hirnschnittpräparaten. Mit unserem interdisziplinären Ansatz unter der gemeinsamen Idee der funktionellen Ensembles als elementare Repräsentationen möchten wir drei wichtige Fragen klären: i) Wie werden ganz bestimmte Neurone in funktionelle Ensembles integriert und die anderen Zellen geleichzeitig gehemmt? ii) Welche charakteristischen Eigenschaften haben die raum-zeitlichen Muster aktivierter Ensembles?iii) Wir können Ensembles an neue Erfahrung oder veränderte innere Zustände des Organismus adaptieren?Gemeinsam hoffen wir einen wesentlichen Beitrag zum Verständnis der Mechanismen auf Zell- und Netzwerk-Ebene zu leisten, mittels derer das Nervensystem elementare Repräsentationen bildet, die angepasstes Verhalten ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sonderforschungsbereiche

Abgeschlossene Projekte

• A01 - Aktivierung nachgeschalteter Netzwerke durch hippokampale Ensembles (Teilprojektleiter Draguhn, Andreas )
• A02 - Der Einfluss der Kurzzeit-Plastizität auf die Aktivität im Gyrus Dentatus (Teilprojektleiter von Engelhardt, Jakob )
• A03 - Strukturelle und funktionelle Heterogenität des Axoninitialsegments von Projektionsneuronen in hippokampalen Ensembles. (Teilprojektleiter Both, Martin ;  Schultz, Christian )
• A04 - Ensembles von Nervenzellen in thalamokortikalen Netzwerken und deren Rolle in der sensomotorischen Informationverarbeitung (Teilprojektleiter Kuner, Thomas ;  Körber, Christoph )
• A05 - Identifizierte neuronale Ensembles als Grundlage räumlicher Repräsentation im medialen entorhinalen Kortex (Teilprojektleiterin Monyer, Hannah )
• B01 - Aktivitätsmuster von Astrogliazellein in Mäusen mit Gedächtnisstörungen (Teilprojektleiter Sprengel, Rolf )
• B02 - Neuronale Ensembles und metabolische Homöostase bei Gamma-Oszillationen im hippokampalen CA3-Netzwerk (Teilprojektleiter Kann, Oliver )
• B03 - Neuronale Ensembles für distinkte Reizmodalitäten im somatosensorischen Kortex der Maus (Teilprojektleiterin Kuner, Rohini )
• B04 - Untersuchung von verhaltensrelevanten raum-zeitlichen Aktivitätsmustern neuronaler Netzwerke im Präfrontalcortex der Ratte mit Hilfe der in vivo Weitfeldmikroendoskopie (Teilprojektleiter Kuner, Thomas ;  Sommer, Wolfgang Heinrich )
• B05 - Charakterisierung und Modulation neuronaler Ensembles des Belohnungslernens (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Hansson, Anita ;  Köhr, Georg ;  Spanagel, Rainer )
• C01 - Die Rolle von Dnmt3a2 in der Bildung und Stabilität erfahrungsabhängiger Nervenzellensembles (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Allen, Kevin ;  Oliveira, Ana M. M. )
• C03 - Calcium-induzierte Änderungen der Expression bei ko-aktiven Neuronen des ventralen tegmentalen Areals während erlernter Nikotin-Sensitisierungen. (Teilprojektleiter Bading, Hilmar ;  Spanagel, Rainer )
• C04 - Modulation durch Gerüche aktivierter Ensembles im ventralen Striatum durch phasische Dopaminsignale (Teilprojektleiter Kelsch, Wolfgang )
• C05 - Oxytocin im präfrontalen Kortex: Von Neuromodulation lokaler Schaltkreise bis zum Extinktionslernen nach Furchtkonditionierung (Teilprojektleiter Grinevich, Valery )
• D01 - Statistische Charakterisierung zellulärer Ensembles in neuronalen Daten (Teilprojektleiter Durstewitz, Daniel ;  Hamprecht, Fred A. )
• V01 - Zentrales Projekt (Teilprojektleiter Draguhn, Andreas )

• Antragstellende Institution: Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg
• Beteiligte Institution: Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ); Max-Planck-Institut für medizinische Forschung; Zentralinstitut für Seelische Gesundheit (ZI)
• Sprecher: Professor Dr. Andreas Draguhn