Welche Funktion hat FoxP im operanten Selbst-Lernen?

• Antragsteller: Professor Dr. Björn Brembs
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 376818398

Der Forkhead Box P2 (FOXP2) Transkriptionsfaktor ist das erste Gen, dessen spezifische Rolle bei der Sprachentwicklung aufgedeckt werden konnte. Neuere Arbeiten in Vögeln, Mäusen und Fruchtfliegen haben gezeigt, dass das Gen diese Rolle über seine evolutionär konservierte Funktion in einer speziellen Form des operanten Lernens spielt, dem operantem Selbst-Lernen. Bei operantem Selbst-Lernen wird gelernt, welche Folgen das eigene Verhalten hat und das Verhalten wird entsprechend modifiziert. Die Neurobiologie dieser erst kürzlich beschriebenen Lernform ist noch weitgehend unbekannt, lediglich Protein Kinase C und eben die FoxP Genfamilie sind über mehrere Spezies hinweg als kritische Komponenten identifiziert worden. Zudem konnte gezeigt werden, dass diese Komponenten nicht für andere Lernformen, wie z.B. operantes Welt-Lernen benötigt werden, was eine sehr scharfe Verhaltensanalyse der Spezifität unserer neurobiologischen Manipulationen erlaubt. In diesem Antrag schlagen wir eine Kombination hoch spezifischer, validierter genetischer und biochemischer Werkzeuge, zusammen mit präziser Verhaltensphysiologie vor, um die FoxP exprimierenden Neurone und Netzwerke zu identifizieren und charakterisieren, die im operanten Selbst-Lernen der Fruchtfliege Drosophila involviert sind. Zu diesem Zweck werden wir transgene Fliegenstämme herstellen, mit denen wir nicht nur die allgemeine Genexpression von FoxP, sondern auch die Aktivität der FoxP exprimierenden Neurone manipulieren werden. Wir werden zusätzlich monoklonale Antikörper gegen das FoxP Protein herstellen, nicht nur um die endogene Expression des FoxP Gens zu studieren, sondern auch um unsere Manipulationen der FoxP Genexpression zu validieren und charakterisieren. Die Verhaltensexperimente werden uns die Information liefern, welche Manipulation der FoxP Genexpression, bzw. welche Manipulation der Aktivität der FoxP exprimierenden Neurone/Netzwerke einen spezifischen Effekt auf operantes Selbst Lernen (und nicht auf operantes Welt-Lernen) hat. Die Ergebnisse dieser Forschung an Fruchtfliegen wird uns mechanistische Einsichten in eine neuartige Form des Lernens erlauben, dem operanten Selbst-Lernen, das eine der essentiellen neurobiologischen Grundlagen des Spracherwerbs im Menschen darstellt. Da diese Form des Lernens nicht nur mit Fehlentwicklungen beim Spracherwerb sondern auch mit psychiatrischen Erkrankungen wie Substanzmissbrauch, Tourette's oder Zwangsneurosen, sowie mit Dyspraxien im Allgemeinen assoziiert ist, liefert diese Grundlagenforschung am operanten Selbst-Lernen auch direkt instruktive Erkenntnisse für die klinische Forschung auf diesen Feldern. Tatsächlich wird operantes Selbst-Lernen zur Zeit bei Schlaganfall-Patienten als eine Therapieform zur Wiederherstellung ihrer Mobilität erforscht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen