Etablierung des neuronalen Netzwerks des Pilzkörperkelchs während der Entwicklung

• Antragstellerin: Professorin Dr. Gaia Tavosanis
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsneurobiologie ; Experimentelle und theoretische Netzwerk-Neurowissenschaften ; Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 365082554

Die korrekte Auswertung von sensorischen Informationen, die Definition eines exakten Verhaltensziels, die koordinierte Steuerung von Bewegungen, all das hängt von sorgfältig gestalteten Informationsflüssen innerhalb des Nervensystems ab - gewährleistet durch die Architektur neuronaler Netzwerke. Während der Entwicklung migrieren Neuronen zu definierten Zielorten und differenzieren ihre komplexen und spezifischen Axone und Dendriten aus. Wenn sie ihre entsprechende Zielregion erreicht haben, stehen sie vor der großen Aufgabe, ihre richtigen Partner unter vielen zu identifizieren und Verbindungen in angemessener Anzahl zu erzeugen. Mit dem Auflösungsgrad, den elektronenmikroskopisch basierten Rekonstruktionen neuronaler Schaltkreise bieten, wird die Komplexität der lokalen Mikroschaltkreis-Architektur neuerdings noch deutlicher sichtbar. Im Kelch des Pilzkörpers (MB) werden sensorische Informationen verarbeitet, um einen „sparse“ Antwortcode durch die Kenyon-Zellen (KCs) hervorzurufen. Unsere laufenden Arbeiten, von FOR2705 gefördert, zeigen, dass diese fundamentale Eigenschaft des MB von der Architektur der Hauptstruktureinheit des MB-Kelchs, den Mikroglomeruli (MGs), abhängt. Wir konzentrieren uns auf die Verarbeitung von Geruchsinformationen und haben beschrieben, wie in jedem MG das axonale Bouton eines olfaktorischen Projektionsneurons von den Dendriten vieler KCs umgeben ist. Mit der von uns erstellten Beschreibung scheinen MGs ein ideales System zu sein, um zu untersuchen, wie spezifische Verbindungen während der Entwicklung gebildet werden. Allerdings , wie MGs entstehen bleibt unbekannt. Wir schlagen hier vor, die molekularen Schlüsselfaktoren und die grundlegende Logik, wie sich diese Komplexe zusammensetzen, durch einen klassischen genetischen Screen aufzudecken. Wir werden durch RNAi-vermittelten Knock-down von Kandidaten, nach Phnotypes suchen, bei denen die MGs, die Boutons der Projektionsneuronen, die KC-Dendriten oder ihre synaptischen Kontakte nicht korrekt gebildet werden. Die besten molekularen Kandidaten werden mit einer Kombination aus Genetik, hochauflösender Bildgebung und zellbiologischen Techniken gründlich analysiert. Um diese Studien zu unterstützen und zu klären, wie die mutierten Phänotypen entstanden sind, werden wir mit Zeitraffer-Bildgebung das dynamische Verhalten einzelner Axone und Dendriten während der Entwicklung untersuchen und den Einfluss von Aktivität während des Prozesses untersuchen. Schließlich werden wir zusätzlich zu den lokalen MG Mikroschaltkreisen auch die Logik der globalen Organisation des MB-Kelchs untersuchen, indem wir eine Karte der sensorischen Repräsentation erstellen. Wir werden untersuchen, wie diese Karte entsteht und ob sie Stereotypisch ist. Zusammenfassend, werden wir die Logik des Aufbaus eines Schlüsselschaltkreises im adulten Fliegengehirn erklären- im Zusammenhang mit den funktionellen Eigenschaften des Schaltkreises.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2705: Entschlüsselung eines Gehirn-Schaltkreises: Struktur, Plastizität und Verhaltensfunktion des Pilzkörpers von Drosophila