Neuronal mechanisms of cortico-subcortical communication via cortical giant synapses in the mammalian brain.

• Applicant: Professor Alexander Groh, Ph.D.
• Subject Area: Experimental and Theoretical Network Neuroscience ; Cognitive, Systems and Behavioural Neurobiology ; Molecular Biology and Physiology of Neurons and Glial Cells
• Term: from 2017 to 2022
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 383066895

• Final Report Year: 2022

Final Report Abstract

Ausgangsfrage war, wie neuronale Informationen aus der Großhirnrinde in subkortikale Zielnetzwerke übertragen werden und welche Gehirn- und Verhaltensfunktionen daraus entstehen. Im Mittelpunkt standen dabei Verbindungen von kortikalen Schicht 5 Neuronen mit subkortikalen Zielzellen im Thalamus und Superioren Colliculus. Für die Funktionsuntersuchungen dieser kortikalen Ausgangsbahnen am sich verhaltenden Tier wurden entsprechende Mess- und Interventionstechniken sowie Analysemethoden für Netzwerkaktivität und Verhalten etabliert. Mithilfe der etablierten Techniken untersuchten wir kortikale Ausgangsbahnen auf Verschaltungsebene und im Funktions- und Verhaltenskontext. Zwei Studien über kortikale Synapsen der Schicht 5 in thalamischen Kernen, sowie im Superior Colliculus sind weitestgehend abgeschlossen. Aus letzterer ist ein weiteres Projekt entstanden, in dem ein neues Verhaltensparadigma entwickelt wurde, bei dem sensorische Stimuli (Tasthaarstimulation) in motorische Antworten (Fluchtreflex) übersetzt werden. Darüber hinaus wird eine Studie publiziert, in der wir kortikale Ausgangsbahnen im Zusammenhang mit Schmerzverarbeitung untersuchten.

Publications

• Organization and somatotopy of corticothalamic projections from L5B in mouse barrel cortex. Proceedings of the National Academy of Sciences, 114(33), 8853-8858.
  Sumser, Anton; Mease, Rebecca A.; Sakmann, Bert & Groh, Alexander
  
• A thalamic bridge from sensory perception to cognition. Neuroscience & Biobehavioral Reviews, 120, 222-235.
  Wolff, M.; Morceau, S.; Folkard, R.; Martin-Cortecero, J. & Groh, A.
  
• Corticothalamic Pathways in the Somatosensory System. The Thalamus (2022, 9, 1), 221-236. American Geophysical Union (AGU).
  Groh, Alexander & Mease, Rebecca
  
• Primary Somatosensory Cortex Bidirectionally Modulates Sensory Gain and Nociceptive Behavior in a Layer-Specific Manner. (2022, 8, 3). American Geophysical Union (AGU).
  Ziegler, Katharina; Folkard, Ross; Gonzalez, Antonio J; Burghardt, Jan; Antharvedi-Goda, Sailaja; Martin-Cortecero, Jesus; Isaías-Camacho, Emilio; Kaushalya, Sanjeev; Tan, Linette Liqi; Kuner, Thomas; Acuna, Claudio; Kuner, Rohini; Mease, Rebecca & Groh, Alexander
  
• Trans-collicular pathways for sensory-motor integration in the whisker system, BioRxiv
  Martín-Cortecero, Jesús; Isaías-Camacho, Emilio Ulises; Boztepe, Berin; Ziegler, Katharina; Mease, R. A. & Groh, Alexander