Analyse aversionsauslösender olfaktorischer Mechanismen mittels neurogenetischer Techniken

• Antragstellerin: Dr. Annika Cichy
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 255453311

Die Fähigkeit unzählige chemische Moleküle in der Umgebung detektieren und unterscheiden zu können, sowie diese Information in eine sinnvolle zelluläre Antwort um setzten zu können, ist essentiell für das Überleben aller Lebewesen. Diese schwierige Aufgabe wird von verschiedenen chemosensorischen Systemen bewältigt. Während die peripheren Signaltransduktionsmechanismen im hauptolfaktorischen System bereits eingehend untersucht wurden, ist das Wissen über die neuronalen Schaltkreise, die der olfaktorischen Perzeption zugrunde liegen, in weiten Teilen noch unvollständig. Im hauptolfaktorischen Epithel werden chemische Moleküle mittels drei verschiedener Klassen olfaktorischer Rezeptoren detektiert: Hierzu zählt ein großes Repertoire von klassischen Klasse I und Klasse II Duftrezeptoren, sowie ein wesentlich kleineres Repertoire von trace-amine associated receptors (TAARs). Im dorsalen hauptolfaktorischen Bulbus werden diese Rezeptorklassen systematisch in Glomeruli abgebildet, die in drei verschiedenen Subdomänen des olfaktorischen Bulbus liegen. Der Grund für diese methodische Organisation ist bisher unbekannt. Eine Theorie ist, dass diese Domänen angeborene und erlernte duftinduzierte Verhaltensantworten vermitteln, indem sie Signale in verschiedene vorbestimmte neuronale Schaltkreise einspeisen. Das Hauptziel dieser neuen Studie ist, Aufschluss über die funktionale Bedeutung dieser dorsalen Domänen Organisation zu erhalten. Hierbei dienen die TAARs als Modellsystem. Der überwiegende Teil der TAARs wird in Glomeruli einer Domäne (DIII) abgebildet, die selektiv durch strukturell sehr verschiedene Amine aktiviert wird. Darüber hinaus führt die genetische Deletion der TAARs zum Verlust eines spezifischen, untrainierten Verhaltens, der Aversion von Aminen. Meine Hypothese ist, dass die dorsalen TAAR inputs in die DIII Domäne an vorbestimmte neuronale Schaltkreise gekoppelt sind und als labeled-line fungieren, die Aversion auslöst. Um diese Hypothese zu testen, werde ich verschiedene einzigartige genetisch veränderte Mausstämme nutzen, die es ermöglichen selektiv TAAR inputs mittels Optogenetik zu aktivieren, sowie spezifisch die neuronale Verschaltung der TAAR inputs zu verschiedenen Domänen des olfaktorischen Bulbus zu verändern. Ich werde diese genetisch veränderten Mäuse mittels moderner in-vivo Imaging Verfahren und Verhaltensassays analysieren. Insgesamt wird es durch mein Forschungsvorhaben zum ersten Mal möglich sein, festzustellen, ob Aversion gegenüber Aminen ein angeborenes Verhalten ist und ob dies in Beziehung zu der Abbildung der Rezeptoren im hauptolfaktorischen Bulbus steht. Die langjährige Erfahrung von Prof. Thomas Bozza und seiner Arbeitsgruppe, die einzigartigen Forschungsinstrumente und Techniken, die sie etabliert haben, sowie das wissenschaftliche Umfeld an der Northwestern University bieten ideale Voraussetzungen um dieses neue Forschungsvorhaben erfolgreich umzusetzen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Thomas Bozza, Ph.D.