Molekulare Regulierung neuronaler Netzwerke zum Stabilisieren von Langzeitgedächtnis in adulten und alternden Mäusen

• Antragstellerin: Dr. Hannah Twarkowski, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 408078506

Das Bilden von Erinnerungen in Form von Langzeitgedächtnis basiert zunächst auf Aktivität des Hippocampus sowie, zu einem späteren Zeitpunkt, dem Neocortex. Es ist weitgehend anerkannt, dass die Kommunikation zwischen Hippocampus und Neocortex hierbei eine wichtige Rolle spielt um die Erinnerung zu stabilisieren und auf Dauer zu bewahren sowie präzise zu halten. In welcher Form diese Kommunikation geschieht ist noch weitestgehend unbekannt. Das fehlende Verständnis der genauen Mechanismen beruht unter anderem darauf, dass spezifische Werkzeuge fehlen um einzelne Teile der Kommunikationskette gezielt zu manipulieren und somit deren Rolle innerhalb dieser Kette zu beurteilen. Mögliche Mechanismen für erfolgreiche Kommunikation zwischen Hippocampus und Neocortex sind neuronale Aktivitätsmuster wie zum Beispiel sogenannte ‘sharp-wave ripples’. Hierbei handelt es sich um hoch-frequente synchronisierte Aktivität von hippocampalen Neuronen. Besonders inhibitorische Interneurone in CA3 und CA1 sind hier interessant, da diese vermutlich eine wichtige Rolle in der Entstehung von sharp-wave ripples spielen. Zudem wurde gezeigt, dass Projektionen vom Gyrus dentatus zu inhibitorischen Interneuronen positiv mit der Präzision von Erinnerungen korrelieren. In dem hier beschriebenen Projekt werde ich ein spezifisches molekulares Werkzeug nutzen um die Projektionen vom Gyrus dentatus zu inhibitorischen Interneuronen gezielt zu manipulieren. Dieses Werkzeug, in Form eines Lentivirus, wurde in unserer Gruppe über die letzten Jahre entwickelt und charakterisiert. In Kombination mit longitudinalem in vivo ‚calcium imaging‘ in frei beweglichen Mäusen werden wir die Hypothese testen, dass das gezielte Steigern von inhibitorischen Signalen von CA3 zu CA1 (feed-forward inhibition) die Stabilität von Erinnerungen über längere Zeiträume fördert. Darüber hinaus werden wir selbige Manipulation im alternden Tier untersuchen, da besonders eine Verschiebung des Verhältnisses von erregenden und inhibitorischen Projektionen im Hippocampus charakteristisch für altersbedingte Gedächtnisstörungen ist. Die hier vorgeschlagene Studie wird speziell untersuchen wie ein elementarer Teil der Kommunikationskette, in Form von gerichteter Inhibiton (feed-forward inhibition) entlang des Hippocampus und dem Neocortex zur Kommunikation beider Areale und somit zur Stabilität und Präzision von Langzeitgedächtnis beiträgt.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Amar Sahay, Ph.D.