Die Bedeutung von Kleinhirn-Signalen im Motorcortex bei motorischer Anpassung

• Antragstellerin: Dr. Lena Justus
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 435889873

Motorische Anpassung – die Anpassung einer Bewegung an verschiedene Einflüsse – ist eine für all unsere Bewegungen fundamentale Fähigkeit. Sie wird beispielsweise bei der Anpassung der Muskulatur beim Heben unterschiedlich schwerer Gegenstände oder dem Ermüden bei langer Belastung benötigt. Viele Studien mit Personen mit Kleinhirnschädigung haben gezeigt, dass das Kleinhirn essentiell für motorische Anpassung ist. In diesem Zusammenhang wird allgemein angenommen, dass das Kleinhirn interne Modelle bildet, die Erwartungen über sensorische Folgen von geplanten Bewegungen vorgeben. Während motorischer Anpassung werden diese internen Modelle mit Hilfe von Erwartungs-Fehlern, welche die Diskrepanzen zwischen erwarteten und tatsächlich auftretenden Ereignissen darstellen, aktualisiert. Die Unterbindung der Signalweiterleitung vom Kleinhirn über den Thalamus zum Motorcortex vermindert ebenfalls motorische Anpassung. Somit könnte eine wichtige Rolle des Kleinhirns sein, den Motorcortex über Erwartungs-Fehler und Aktualisierungen der internen Modelle zu informieren. Erstaunlicherweise ist der Signalweg zwischen dem Kleinhirn und dem Motorcortex bislang kaum untersucht. Der vorliegende Antrag plant daher, mittels in vivo Bildgebung von Kalzium-Indikatoren in wachen Mäusen zu ergründen, welche Informationen vom Kleinhirn an den Motorkortex übermittelt werden und welche Relevanz diese für die Aktivität im Motorkortex und die Verhaltensanpassung hat. Um dies herauszufinden, werden die Mäuse untersucht während sie einen Hebel umlegen um eine Belohnung zu erhalten. Dabei können überraschend seitliche Kräfte eingesetzt werden um Erwartungs-Fehler hervorzurufen oder, bei dauerhafter Anwedung dieser Kräfte, motorische Anpassung zu induzieren. Um die Auswirkung der Informationen aus dem Kleinhirn auf die Aktivität im Motorkortex und das Verhalten während motorischer Anpassung zu untersuchen, wird Kalzium-Imaging mit chemogenetischer Hemmung spezifisch der Kleinhirn-Neurone, die ein Teil des Kleinhirn-Motorcortex-Signalwegs sind, kombiniert. Die hier vorgeschlagenen Experimente können unser Verständnis über die Informationen, die vom Kleinhirn an den Motorkortex weitergeleitet werden, insbesondere auch während motorischer Anpassung, stark erweitern. Sie werden damit zum grundlegenden Verständnis der Kontrolle unserer Bewegungen beitragen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeber: Professor Robin Angus Silver, Ph.D.