Inhibitorische Kontrolle von Motorleistung zugrundeliegender sequentieller neuronaler Aktivität

• Antragsteller: Dr. Robert Egger
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 373561166

In den letzten Jahrzehnten wurde gezeigt, dass komplexe Verhalten, wie etwa Navigation der Umgebung, oder vokale Kommunikation, von einem gemeinsamen Muster an Aktivität im Gehirn begleitet werden: sequentielle Aktivität von Neuronen. Die neuronalen Prozesse, die der Erzeugung von Sequenzen im Vorderhirn zugrundeliegenden, sind allerdings noch nicht gut verstanden. Ein Modellsystem zur Untersuchung der zugrundeliegenden Mechanismen ist der Balzgesang von Zebrafinken. Während des Gesangs produzieren prämotorische Neurone in einer kortikalen Region mit Namen HVC (eigentlicher Name) hochfrequente Aktionspotentiale in einer bestimmten Abfolge, was schließlich zur Aktivierung relevanter Muskelbewegungen führt. Zusätzlich zur Aktivität von prämotorischen Neuronen konnte gezeigt werden, dass auch lokale inhibitorische Interneurone notwendig für die Gesangsproduktion sind, aber die Arten von Interaktionen zwischen den beiden Klassen von Neuronen bleiben unklar, was zu einer vielfältigen Spanne an Netzwerkmodellen geführt hat, um dieses Verhalten zu erklären. Einige Modelle legen nahe, dass Interneurone die Sequenz passiv unterstützen, indem sie die Erregbarkeit des Netzwerks regulieren, während andere postulieren, dass Interneurone die Reihenfolge der Prämotor-Neuron Aktivität aktiv beeinflussen können. Um diese Hypothesen zu überprüfen, werde ich die strukturelle und funktionelle Organisation von inhibitorischen Interneuronen in HVC untersuchen. In meinem ersten Forschungsziel werde ich auf meine bisherige Erfahrung in der Untersuchung der Morphologie einzelner Neurone zum Verständnis von Prinzipien der Organisation neuronaler Netzwerke zurückgreifen. Ich werde HVC Interneurone rekonstruieren und ihre lokalen Projektionsmuster analysieren, um ihren Einfluss auf das HVC Netzwerk besser zu verstehen. In meinem zweiten Forschungsziel werde ich die oben erwähnten Modelle direkt überprüfen, indem ich sowohl inhibitorische als auch exzitatorische synaptische Aktivität in Prämotor-Neuronen während des Singens messe. Zusammen werden diese Messungen die Rolle von inhibitorischen Interneuronen in der Erzeugung von Sequenzen während des Balzgesanges aufklären, und einen neuen konzeptionellen Rahmen zum Verständnis ihrer Rolle in der Erzeugung von Sequenzen schaffen, die anderen neuronalen Berechnungen unterliegen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Michael A. Long, Ph.D.