Auditorische Verarbeitung durch verteilte neuronale Schaltkreise in Danionella translucida

• Antragsteller: Professor Benjamin Judkewitz, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 432195732

Unsere Wahrnehmung der Welt basiert auf der Interaktion von neuronalen Netzwerken, die über das gesamte Gehirn verteilt sind. Um zu verstehen, wie Populationen von Neuronen diese Leistung vollbringen, müssen wir die Aktivität von vielen Neuronen in verschiedenen Hirnregionen beobachten. Unter anderem aus methodischen Gründen haben sich Wissenschaftler jedoch bisher auf die Beobachtung einzelner Zellen oder kleinerer Zellgruppen in isolierten Hirnregionen konzentriert. Dagegen könnten umfassende Aufnahmen von neuronaler Populationsaktivität über viele Hirnregionen hinweg nicht nur dazu führen, dass seltene Zell- und Antworttypen gefunden werden, die von den bisherigen Einzelzellaufnahmen übersehen wurden. Derartige Aufnahmen würden es auch erlauben die neuronale Repräsentation von Sinnesreizen auf der Ebene von neuronalen Populationen zu untersuchen, sowie deren räumliche Anordnungen und Interaktionen.Das Ziel des Projekts ist es zu verstehen, wie akustische Information durch die neuronalen Populationen der Hörbahn schrittweise transformiert wird. Um dieses Ziel zu erreichen, beabsichtigen wir die einzigartigen Eigenschaften des transparenten und vokalisierenden Fisches Danionella translucida zu nutzen. Dieser noch sehr neue Modellorganismus wird es uns erlauben, erstmalig neuronale Populationsaktivität über die gesamte Hörbahn eines adulten Wirbeltieres zu verfolgen. Wir werden zuerst die Struktur der Hörbahn in Danionella kartieren, indem wir gezielte Injektionen von neuronalen Markierungsstoffen mit Gewebeaufklärung und mikroskopischer Bildgebung des gesamten Gehirns kombinieren. Mit diesem Schritt schaffen wir eine solide Grundlage, um als nächstes die neuronale Populationsaktivität über die gesamte Hörbahn mittels funktionaler Zweiphotonenmikroskopie in Antwort auf akustische Stimulation zu untersuchen. Schließlich werden wir funktionale Bildgebung von neuronaler Aktivität mit der Injektion von neuronalen Markierungsstoffen kombinieren, um die durch Projektionsneurone an nachfolgende Hirnstrukturen vermittelte Information zu untersuchen.Sollten wir mit diesem Projekt erfolgreich sein, werden wir Danionella als das erste Wirbeltier-Modelsystem etablieren, welches optischen Zugang zu allen Neuronen der Hörbahn bietet. Zusätzlich hat das Projekt das Potential uns bedeutende Einsichten zur Struktur und Funktion der Hörbahn von Wirbeltieren auf der Ebene neuronaler Populationen zu gewähren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen