Der Einfluss der neuronalen Aktivität auf die funktionelle Umverdrahtung von hippocampalen CA1-Erregungsneuronen.

• Antragsteller: Dr. Alessio Attardo
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 443772358

Es wird allgemein angenommen, dass Lernen kleine Gruppen von Neuronen aktiviert und bleibende physikalische/chemische Veränderungen in diesen verursacht. Diese Veränderungen ermöglichen eine Reaktivierung genau dieser neuronalen Population beim Erinnern. Bis heute sind die genauen Details dieser dauerhaften Veränderungen unbekannt. Es wird davon ausgegangen, dass Verbindungen zwischen einzelnen Neuronen gezielt verstärkt werden, was zum Entstehen eines neuronalen Engramms führt, welches dann für eine spezifische Erinnerung kodiert. In vivo Studien des Neocortex in Säugetieren unterstützen diese Theorie, da sie zeigen konnten, dass Lernen die strukturelle synaptische Plastizität beeinflusst. Dennoch bleibt unklar, ob diese Eigenschaft universell im Gehirn verbreitet ist, oder eher für Gehirnregionen spezifisch ist, die Informationen langfristig speichern, wie der Neocortex. Darüber hinaus ist unbekannt, inwieweit die Bildung solcher neuronaler Ensembles zu tatsächlichen Veränderungen der Konnektivität führt und inwieweit eine solche Neuverknüpfung für die Bildung von Erinnerungen verantwortlich ist.Hier werden wir die chronische optische Zwei-Photonen-Bildgebung im tiefen Gehirn verwenden, um die strukturelle synaptische Dynamik in hippokampalen CA1-Pyramiden-Neuronen zu untersuchen, da Neuronen entweder durch naturalistische Stimuli oder durch künstliche optogenetische Stimulation aktiviert werden. Wir werden synaptische Mechanismen untersuchen, die zur Stabilisierung der synaptischen Struktur führen könnten, und testen, inwieweit die strukturelle Stabilisierung der Synapse einer erhöhten synaptischen Transmission entspricht. Schließlich wird der Beitrag der intrinsischen CA1-Erregbarkeit gegenüber der synaptischen Aktivität von strukturellem und funktionellem CA3 zur CA1-Konnektivität untersucht.In diesem Projekt werden wir komplementäre Methoden und modernste Technologien einsetzen, um eine Erklärung für die strukturelle Bildung dieser neuronalen Ensembles zu erhalten, die Lernen und Erinnern ermöglichen. Das Ergebnis dieser Arbeit wird unser Verständnis von neuronalen Netzwerken und ihrer Informations-Kodierung und des Erinnerns signifikant vertiefen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen