Netzwerkaktivitätsmuster kortikofugaler Projektionsneurone im auditorischen Kortex
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Der auditorische Cortex (AC) ist für höhere kognitive Funktionen wie zum Beispiel auditorisches Lernen wichtig. Es ist bekannt, dass die Frequenzen wahrgenommener Geräusche topographisch in verschiedenen Subarealen des AC abgebildet sind (Tonotopie). Der Beitrag verschiedener Neuronentypen zu dieser Organisation wurde bisher jedoch noch nicht vollständig untersucht. Wir haben Zweiphotonen-Ca2+-Imaging verwendet, um schallevozierte Aktivität in Schicht 5 des AC in Mäusen zu charakterisieren. Diese tiefe corticale Schicht beinhaltet corticofugale Neurone, welche aus dem AC herausprojizieren und prozessierte Information zum Hirnstamm zurückschicken. Wir konzentrierten uns auf corticocolliculare (CC) Neurone, welche zum Colliculus inferior projizieren, und beobachteten, dass dieser Neuronentyp ein breites, relativ unspezifisches Tuning auf Schallfrequenzen hin aufweist, verglichen mit anderen Neuronen in Schicht 5. Des Weiteren wiesen CC-Neurone eine relativschwache Tonotopie auf. Bei der Verwendung von sowohl einfachen als auch komplexen Geräuschen wurde eine weitflächige räumliche Verteilung von Neuronen beobachtet, welche auf die gleichen Geräusche hin reagieren, was wiederum für eine topographisch ungeordnete Struktur von CC-Neuronen spricht. Korrelationen zwischen CC-Neuronen waren höher als zwischen anderen Schicht 5-Neuronen, was zeigt, dass CC-Neurone geräuschunspezifisches, aber zuverlässiges Feedback zum auditorischen Hirnstamm schicken. Allerdings gilt dies nur für die Kernareale des AC. Im sekundären AC waren Tonotopie sowie die generelle topographische Organisation zwischen CC- und anderen Schicht 5-Neuronentypen entweder ähnlich, oder sogar stärker ausgeprägt für CC-Neurone, abhängig vom gewählten Analyseansatz. Dies verdeutlich die verschiedenen Rollen von spezifischen AC-Arealen für Geräuschanalyse und auditorische Informationsverarbeitung im Gehirn und impliziert eine wichtige Rolle von CC-Neuronen für Lernen, was wir in Anschlussprojekten erforschen. Insgesamt haben wir gezeigt, dass topografische AC-Organisation vom betrachteten Neuronentyp und Subareal ahängig ist, und dass die Aktivität corticofugaler AC-Neurone spezifische Charakteristika in Antwort auf Geräusche hin aufweisen, was ihre hohe Bedeutung für auditorische Verarbeitung zeigt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
-
Distinct topographic organization and network activity patterns of corticocollicular neurons within layer 5 auditory cortex. Frontiers in Neural Circuits, 17.
Schmitt, Tatjana T. X.; Andrea, Kira M. A.; Wadle, Simon L. & Hirtz, Jan J.
