Sensorische Kontrolle der 3D Navigation: Die Formation und das Unterbrechen von räumlichen Gewohnheiten

• Antragstellerin: Dr. Daria Genzel-Wehrfritz
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie ; Biologie des Verhaltens und der Sinne
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 287265713

Navigation im Raum und deren neuronale Basis sind inzwischen ein wichtiges Forschungsgebiet in der Systemneurowissenschaft, gespiegelt in der diesjährigen Nobel-Preisverleihung in Physiologie und Medizin. Während Tiere durch eine ihnen bekannte Umgebung navigieren, bilden sie graduell räumliche Gewohnheiten, ein kosteneffizientes Verhalten. Ein Kerngebiet im Gehirn, das einer solchen Gewohnheitsformation unterliegt, ist das dorsale Striatum, das anatomisch und funktional unterteilt werden kann. Man vermutet, dass diese neuronalen Verbindungen, ergänzende Rollen bei der Bildung räumlicher Gewohnheiten innehaben. Der dorsomediale Teil des Striatums (DMS) verarbeitet vermutlich multimodale und kognitive Informationen und wird mit exploratorischem und zielorientiertem Verhalten assoziiert. Der dorsolaterale Teil des Striatums (DLS) ist bei sensor-motorischen Assoziationen involviert und könnte für Queueerlernen und Gewohnheitsformation zuständig sein. Der Mechanismus, der der Transition von exploratorischem zu habituellem Verhalten unterliegt, ist noch unbekannt. Fledermäuse, die einzigen fliegenden Säuger, bewegen sich im dreidimensionalen (3D) Raum und erlauben eine direkte Verhaltensauslese, möglich durch die Rufdirektionalität ihres Sonars. Wir beabsichtigen mit einem neuartigen Projekt, offene Fragen bezüglich räumlichen Lernens, Gewohnheitsbildung und Verhaltensflexibilität zu untersuchen. Wir wollen in verschiedenen sensorischen Modalitäten Erkennbarkeit von Landmarken quantifizieren, um diese dann einzusetzen, um räumliche Gewohnheiten von Fledermäusen zu brechen. Wir stellen die Hypothese auf, dass die Transition von einer habituell zu einer sensorisch gesteuerten Navigation koinzidieren wird mit einer signifikanten Veränderung der neuronalen Kodierung im DMS und DLS. Aufbauend auf der Expertise in meinem Gastlabor, werden wir Versuche entwerfen, womit wir die DMS und DLS Aktivität von freifliegenden Fledermäusen direkt mit der detaillierten Verhaltensauslese korrelieren können. Durch den Vergleich der elektrophysiologischer Aufnahmen werden wir die neuronale Kodierung aufdecken, die dem räumlichen Verhalten unterliegt. Weiterhin werden wir pharmakologische und optogenetische Effekte auf das Navigationsvermögen der Fledermäuse untersuchen. Wir nehmen an, dass die kombinatorischen Ergebnisse gewonnen aus den neuronalen und verhaltensbasierenden Untersuchungen, uns erlauben, das auftretende Verhalten vorauszusagen, und zwar abhängig ob DMS oder DLS inaktiviert wurden. Durch die Kombination meiner Expertise bezüglich der sensorischen Kontrolle sich freiverhaltender Fledermäuse mit den neurophysiologischen Fertigkeiten und etablierten Methoden meines Gastlabors sind die Chancen, dieses anspruchsvolle Projekt erfolgreich durchzuführen, maximiert. Wir sind überzeugt, die Zwischenstadien zwischen exploratorisch, sensorisch gesteuerter Navigation und habituellen Verhalten auseinandertrennen und die Transitionsflexibilität quantifizieren zu können.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Dr. Michael Yartsev