2-Photon Laser Scanning Mikroskop zur bildgebenden Darstellung von Fluoreszenzsignalen

• Fachliche Zuordnung: Neurowissenschaften
• Förderung: Förderung in 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 418809886

Trotz intensiver Studien in der Vergangenheit zu dem Problem wie Information im Gehirn prozessiert wird, um dem individuellen Organismus die Möglichkeit zu geben sich seiner stetig ändernden Umgebung anzupassen, haben wir nur wenig darüber in Erfahrung gebracht wie Gedächtnisspuren während des Lernens in neuronalen Netzwerken entstehen und wie Gedächtnisspuren auf von einer auf die andere Gehirnregion übertragen werden. Der Gyrus Dentatus (DG) ist die Eingangsregion des Hippocampus und erhält multimodale Eingänge vom medialen entorhinalen Kortex (MEC). Die prozessierte Information wird anschließend entlang des klassischen trisynaptischen Wegs im Hippocampus prozessiert und an höhere Gehirnareale übertragen, wie zum Beispiel dem medialen präfrontalen Kortex (mPFC). Wie allerdings Information in lokalen Netzwerken verarbeitet wird und wie diese an Zielregionen im Gehirn übertragen und in den Zielstrukturen repräsentiert wird, ist weitgehend unklar. Dies basiert auf dem Problem, dass es schwierig ist neuronale Aktivitäten in funktionell verbundenen Gehirnregionen simultan an aufeinander folgenden Tagen während des Lernens zu erfassen. In diesen hier vorgestellten Projekten möchten wir dieses Problem adressieren indem wir die räumliche und zeitliche Populationsaktivität zweier bis dreier funktionell gekoppelter Gehirnareale während des räumlichen Lernens von Mäusen mit Hilfe des beantragten Mesoskops vermessen. Mäuse werden kopf-fixiert und einer virtuellen Umgebung über mehrere aufeinanderfolgende Tage ausgesetzt in der sie lernen sich in einer virtuellen Umgebung zu orientieren und an markierten eine Belohnung zu erhalten. Erstens, wir beabsichtigen zu erfassen wie räumliche Information in der Populationsaktivität von Neuronen einer Gehirnregion repräsentiert und an die Zielregion übertragen wird. Diese Eingangs-Ausgangs-Beziehung möchten wir insbesondere zwischen dem MEC und DG, CA1 und mPFC als auch dem ipsi- und kontralateralen DG untersuchen. Zweitens, wir beabsichtigen optogenetische und pharmakogenetische Methoden einzusetzen, um kausale Beziehungen zwischen der Eingangsaktivität und der Aktivitätsmuster von Neuronpopulationen in den Zielgebieten zu untersuchen. Abschließend beabsichtigen wir zu verstehen welchen Beitrag langsame Gehirnrhythmen für den Transfer von Informationen zwischen Gehirnregionen leisten. Wir sind davon überzeugt, dass dieser innovative multi-disziplinäre Ansatz neue Einblicke in die Mechanismen der Gedächtnisbildung und den Informationstransfer zwischen kortikalen Gehirnregionen liefern wird.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: 2-Photon Laser Scanning Mikroskop zur bildgebenden Darstellung von Fluoreszenzsignalen
• Gerätegruppe: 5090 Spezialmikroskope
• Antragstellende Institution: Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
• Leiterin: Professorin Dr. Marlene Bartos