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Projekt
Visualisierung subzellulärer Module für Lernen und Gedächtnis: axonale, bouton-ähnliche Spezialisierungen in Kenyonzellen als funktionelle Einheiten
Antragsteller
Professor Dr. André Fiala
Fachliche Zuordnung
Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
Förderung
Förderung seit 2018
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 365082554
Die Frage, wo und wie sich erlernte Information im Gehirn physikalisch als Gedächtnisspuren manifestiert ist eines der am stärksten untersuchten Themen in den Neurowissenschaften. Der Pilzkörper des Insektengehirns stellt ein einzigartiges Modellsystem dar, diese Frage anzugehen, weil die Neurone, die assoziatives Duftlernen vermitteln und ihre Konnektivitäten gut beschrieben sind. Mithilfe von Ca2+ imaging konnten wir zeigen, dass axonale Boutons der Kenyonzellen unabhängig voneinader im Zuge assoziativen Lernens moduliert werden, was impliziert, dass diese Boutons funktionelle Einheiten darstellen, die zusammen erlernte Information prozessieren und speichern. Dies wiederum führt zu der Frage, welche molekularen Maschinerien neuronale Signale, wie Ca2+ und cAMP, auf axonale Boutons eingrenzen.Wir schlagen vor, dies mithilfe mikroskopischer Methoden auf subzellulärer Ebene zu untersuchen. Erstens möchten wir hochauflösende STED-Mikroskopie in Kombination mit Protein-Markierungen nutzen, um die cAMP-synthetisierende Adenylatzyklase Rutabaga, die cAMP-degradierende Phosphodiesterase Dunce und die Ca2+-entfernende Pumpe PMCA in axonalen Kenyonzell-Boutons zu lokalisieren. Zweitens möchten wir funktionales in vivo Ca2+- und cAMP-imaging in axonalen Boutons einzelner Kenyonzellen anwenden, um ihe räumlich-zeitlichen Dynamiken und ihre Lern-induzierten Veränderungen zu bestimmen sowie zu untersuchen, wie sich die Herunterregulierung von Dunce, Rutabaga und PMCA darauf auswirkt. Drittens werden wir untersuchen, wie Plastizität über synaptische, axonale Boutons komplexe Formen assoziativen Lernens vermitteln. Zusammengenommen zielt das Projekt darauf ab, aufzudecken, wie axonale Boutons unabhängig agierern können und wie sie kollektiv erlernte Information erwerben und speichern.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
