Evaluierung der Beteiligung von 'grid cells' an Pfadintegration und räumlichem Lernen

• Antragstellerin: Mariana Gil, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 280340021

Das hippocampal-entorhinale System von Säugetieren ist für die Codierung interner räumlicher Repräsentationen essentiell. Neurophysiologische Daten und Computermodelle legen nahe, dass Gitterzellen (grid cells) im medialen entorhinalen Kortex (MEC) der Pfadintegration (path integration) dienen. Dabei handelt es sich um eine evolutionär konservierte Navigationsstrategie auf Basis körpereigener Bewegung im Raum. Aufgrund der Herausforderung, Gitterzellaktivität selektiv zu manipulieren, fehlte es bisher jedoch an empirischer Evidenz, die diese Hypothese stützen würde. Im Rahmen unserer Arbeit haben wir in Mäusen N-Methyl-D-Aspartat-Rezeptoren (NMDARs) aus der retrohippocampalen Region entfernt und darüber gezielt die Aktivität von Gitterzellen beeinflussen können. Diese Mäuse zeigten eine eingeschränkte Pfadintegration im sogenannten L-Maze. Zudem konnten wir mittels in vivo elektrophysiologischer Aufnahmen und Verhaltenstests den Grad der NMDAR-Ablation mit dem Grad der veränderten Gitterzellaktivität sowie dem Einschränkungsausmaß der Pfadintegration korrelieren. Diese Experimente betonen die Bedeutung von Gitterzellaktivität für die Pfadintegration. Dabei betraf die NMDAR-Ablation alle neuronalen Typen innerhalb des MEC. Könnte man diese NMDAR-Ablation spezifisch und ausschließlich in Gitterzellen durchführen, wäre eine differenzierte Betrachtung des vom NMDAR-vermittelten Signals auf die Pfadintegration möglich. Daher möchten wir im Zuge unserer kommenden Arbeit die Rolle des NMDAR auf die Gitterzellaktivität und Pfadintegration subpopulationsspezifisch im MEC untersuchen. Wir planen hierfür mithilfe RNAi-basierter Knockdowns Mäuse zu generieren, in denen die NMDARs in verschiedenen neuronalen Populationen des MECs spezifisch entfernt sind. Hierzu injizieren wir ein RNAi-NR1-Konstrukt in den MEC diverser Cre-Mauslinien, welche die vier größten exzitatorischen und inhibitorischen neuronalen Subpopulationen zum Ziel haben. Um anschließend die Pfadintegration in diesen Mäusen zu untersuchen, werden wir uns des L-Maze bedienen und in vivo elektrophysiologische Aufnahmen der neuronalen Aktivität im MEC durchführen. Diese Ergebnisse werden uns entscheidende Informationen geben, um darauf bauend die Mechanismen, die Pfadintegration unterliegen, zu untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich(e): Professorin Dr. Hannah Monyer