Mechanismen der Verarbeitung zeitlich strukturierter olfaktorischer Stimuli

• Antragsteller: Professor Dr. Tobias Ackels
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie ; Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 280511863

Eine Duftwolke setzt sich aus mehreren verschiedenen Düften zusammen, die dauerhaft von Luftturbulenzen vermischt werden. Die Duftintensität schwankt in Abhängigkeit von der Entfernung einer Duftquelle. Dabei weisen Gerüche der gleichen Quelle, wie beispielsweise verschiedene Geruchspartikel, die den Duft einer Blume ausmachen, die gleichen Intensitätsschwankungen mit der gleichen zeitlichen Struktur auf. Daher könnte die Auswertung der temporalen Eigenschaften eines Duftstimulus einem Tier wichtige Informationen zur Lokalisierung und Unterscheidung mehrerer verschiedener Duftquellen liefern. In diesem Projekt beabsichtige ich mit einer Kombination aus Verhaltensversuchen, physiologischen und optogenetischen Experimenten in Mäusen herauszufinden, wie zeitlich modulierte Düfte repräsentiert und unterschieden werden.Um Duftqualität und Intensität zu prozessieren, wird sensorischer Input von der Nase zum olfaktorischen Bulbus geleitet, wo das Signal vom lokalen neuronalen Schaltkreis verarbeitet wird. Körnerzellen bilden die größte Population von Interneuronen im olfaktorischen Bulbus. Ihnen wird eine wichtige Rolle bei der Modellierung zeitlicher Aktivität, unter anderem für das exakte, koordinierte Feuern von Projektionsneuronen, zugesprochen. Darüber hinaus ermöglichen es ihre langen Dendriten Signale über den gesamten Bulbus zu integrieren. All dies macht Körnerzellen zu hervorragenden Kandidaten die Repräsentation von zeitlich strukturierten Duftstimuli zu gestalten.Das primäre Ziel dieser neuen Studie ist die Rolle von Körnerzellen mithilfe einer olfaktorischen Aufgabe zu ermitteln, bei der Stimuli in einer komplexen zeitlichen Struktur präsentiert werden. Ich werde den Einfluss inhibitorischer Körnerzellen auf die Leistung in Verhaltenstests und die Repräsentation von Duftstimuli in Projektionsneuronen mit intrazellulären Messungen in wachen, sich verhaltenden, Kopf-fixierten Mäusen bemessen. Dazu werde ich die Bandbreite für Duftunterscheidungen von zeitlich strukturierten Einzeldüften und Duftgemischen bestimmen. Optogenetische akute Beeinträchtigung der Körnerzellaktivität wird mir die Möglichkeit bieten, den Einfluss von Körnerzellen auf die Unterscheidung zeitlich strukturierter Düfte zu untersuchen. Physiologische in vivo Ableitungen von Projektionsneuronen in wachen, sich verhaltenden Kopf-fixierten Mäusen mit ausgeschalteter Körnerzellaktivität werden direkte Informationen über die Bedeutung des Körnerzellnetzwerks auf den neuronalen Output des olfaktorischen Bulbus liefern.Die Expertise von Prof. Andreas Schäfer und seinen Mitarbeitern, die von ihnen entwickelten hochmodernen Versuchsmethoden, sowie das wissenschaftliche Umfeld in der Abteilung für Neurophysiologie am National Institute for Medical Research, dem Francis Crick Institute und dem University College London, bilden eine exzellente Umgebung für eine erfolgreiche Durchführung dieser neuen Studie.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeber: Professor Dr. Andreas T. Schaefer