Charakterisierung von Schaltkreisen des periaquäduktalem Grau für top-down motorische/autonome Kontrolle und bottom-up kardialer Interozeption bei Furcht und Angst.

• Antragsteller: Professor Dr. Philip Tovote
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Modelle zum Verständnis von Erkrankungen des Nervensystems ; Klinische Neurologie; Neurochirurgie und Neuroradiologie ; Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 350728054

Bei Bedrohung entstehen im Gehirn von Säugetieren emotionale Furcht- und Angstzustände, die ihrerseits eine Abwehrreaktion auslösen, um Schaden abzuwenden. Diese Reaktion umfasst aktives oder passives Abwehrverhalten, Analgesie und eine schnelle Änderung kardialer Funktion, neben physiologischen und neuroendokrinen Anpassungen. Informationen über Veränderungen in peripheren Körperzuständen werden dem Hirnstamm signalisiert und von dort aus an Vorderhirn-Regionen für emotionale Regulation, wie die Amygdala, die Inselrinde und den präfrontalen Kortex als oberste Ziele. Dieser Prozess, genannt Interozeption, kann dadurch Emotionen stark beeinflussen. Obwohl große Fortschritte im Verständnis darüber gemacht wurden, wie Vorderhirn-Schaltkreise top-down-Steuerung von Abwehrverhalten während Furcht- und Angstzuständen ausüben, sind die Netzwerke für Interozeption noch ungenügend untersucht. Human-Studien mit funktioneller Bildgebung haben sich auf kortikale Areale für Interozeption konzentriert, obwohl eine Integration erster Ordnung von interozeptiven Signalen bereits auf der Ebene des Hirnstamms erfolgt.Das periaquäduktale Grau (PAG) des Mittelhirns ist Teil des Netzwerkes für top-down-Steuerung der Abwehrreaktion. Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass das PAG für die Vermittlung von aktivem und passivem Abwehrverhalten, für Analgesie und für die Regulation der Herzfunktionen wichtig ist. In meiner bisherigen Forschung konnte ich mittels moderner Dissektions-Methoden die Funktion von neuronalen Subpopulationen und Schaltkreisen des PAG erklären, die evolutionär konservierte Abwehrreaktionen wie Schockstarre und Fluchtverhalten vermitteln. Das PAG empfängt auch Signale von interozeptiven Regionen des Nachhirns, wie dem Nucleus tractus solitarius, der ein Hauptziel von vagalen Afferenzen ist. Das PAG projiziert auf Vorderhirn-Regionen, die an Emotionen beteiligt sind. Die zentrale Hypothese dieses Antrages ist, dass die Integration von interozeptiven und top-down Signalen innerhalb von PAG-Schaltkreisen entscheidend zur Regulation von Furcht und Angst beiträgt. Diese Hypothese wird mit den folgenden Zielen untersucht werden:1. Charakterisierung der Zellspezifität und der anatomischen Verbindungen von PAG-Schaltkreisen für motorische/autonome Kontrolle und kardialer Interozeption.2. Manipulation der neuronalen Aktivität in PAG-Schaltkreisen für motorische/autonome Kontrolle und kardialer Interozeption um Furcht und Angst zu beeinflussen.3. Analyse der Signalintegration in PAG-Schaltkreisen für motorische/autonome Kontrolle und kardiale Interozeption.Dieses Forschungsprojekt liefert Erkenntnisse über neuronale Schaltkreise, die Effekte von viszeralen bottom-up-Signalen auf zentrale Furcht- und Angstzustände und die entsprechenden motorischen und autonomen Reaktionen vermitteln. Die Aufklärung dieser integrativen Mechanismen kann dabei helfen, Dysregulation von Netzwerkfunktionen bei Angsterkrankungen zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: In vivo calcium imaging setup (in vivo fibre microscope)
• Gerätegruppe: 5040 Spezielle Mikroskope (außer 500-503)