Entschlüsselung von neuronalen Mechanismen der Steuerung von Aufmerksamkeit im zentralen Nervensystem von Drosophila melanogaster

• Antragstellerin: Dr. Martyna Grabowska
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie ; Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 326999703

Selektive Aufmerksamkeit ist ein kognitiver Prozess, der es Tieren erlaubt mit ihrer Umwelt zu interagieren, indem sie sich auf gewisse Stimuli konzentrieren, während sie unwichtige Einflüsse ignorieren (Posner et al. 1980). Daher ist selektive Aufmerksamkeit ein wesentlicher Prozess für alle Tierarten um eine interne Repräsentation ihrer Umwelt im Gehirn zu erstellen und ihre Position innerhalb dieser zu definieren. Somit scheint selektive Aufmerksamkeit essentiell für Navigation, Entscheidungensfindung und Formen des Lernens und der Erinnerung zu sein. Die meisten Tierarten scheinen dazu in der Lage zu sein selektive Aufmerksamkeit auszuüben obwohl sich diese Tierarten wesentlich vom Menschen hinsichtlich ihres Verhaltens und ihrer Neuroanatomie unterscheiden. Daraus ergeben sich folgende Fragen: 1) Unterliegt selektive Aufmerksamkeit einem fundamentalen Mechanismus, der in allen Gehirnen präsent und unabhängig von Unterschieden in der Neuroanatomie ist? 2) Unterliegt selektive Aufmerksamkeit einem konservierten Verstärkungsregelungs-Mechanismus im Gehirn, der mit anderen kognitiven Prozessen (Navigation, Lernen, Erinnerung) interagiert? Um zu verstehen wie selektive Aufmerksamkeit auf neuronaler Ebene funktioniert, konzentriere ich mich in meinen Experimenten auf eines der kleinsten Gehirne, in denen selektive Aufmerksamkeit nachgewiesen werden konnte: das der Fruchtfliege (Van Swinderen and Greenspan 2003).Drosophila melanogaster ist ein hervorragender Modelorganismus um fundamentale neuronale Mechanismen im Gehirn zu studieren. Der Zentral-Komplex (CC), eine Region im Gehirn des zentralen Nervensystems von Insekten, wurde jüngst zunehmend mit der Kontrolle komplexen Verhaltens (Ofstad et al. 2011, Liu et al. 2006) in Verbindung gebracht. Diese komplexen Prozesse werden zunehmend auf neuronaler Netzwerkebene im CC der Fruchtfliege untersucht um Mechanismen aufzuklären, die zu kognitivem Verhalten beitragen. In meinem Projekt will ich folgende Fragen beantworten: Weist der CC von Fruchtfliegen Aufmerksamkeitsprozesse auf? Welche neuronalen Strukturen tragen zur Generierung von neuronaler Aktivität, die mit Aufmerksamkeit in Verbindung gebracht wird, z.B. frequenzspezifische Oszillationen, bei? Was tragen neuronale Rückkopplungsschaltkreise zu Mechanismen der selektiven Aufmerksamkeit bei? Wie interagiert dieser Mechanismus mit anderen kognitiven Prozessen und wie beeinflusst er diese Prozesse? Um diese Fragen zu beantworten, werde ich neue Paradigmen anwenden, die anspruchsvolle Methoden, bekannt aus Aufmerksamkeitsstudien am Menschen (Frequency-tagging, Norcia et al. 2015), mit neuen Vorgehensweisen in Drosophila Electrophysiologie, Optogenetik, und einem neuen virtuellem Realitäts-Paradigma, um Aufmerksamkeit im historischen Zusammenhang zu studieren, kombinieren. Die Verbindung dieser Methoden wird zu einem besseren Verständnis fundamentaler Aspekte selektiver Aufmerksamkeit beitragen und wie diese zu komplexen Verhaltensweisen führen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Australien
• Gastgeber: Professor Dr. Bruno van Swinderen