Die Rolle des lateralen entorhinalen Kortex für die Verarbeitung olfaktorischer Information

• Antragsteller: Dr. Sebastian Bitzenhofer
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen ; Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 445900988

Olfaktorische Stimuli liefern vielfältige Informationen über die lokale Umgebung, wichtig für vielfältige Verhaltensweisen, wie Nahrungssuche, soziale Interaktionen und Vermeidung von Raubtieren. Bei Säugetieren wird Geruchsinformation zunächst im Riechkolben (OB) und anschließend im primären olfaktorischen (piriformen) Kortex (PCx) verarbeitet. Im Gegensatz zu detaillierten Kenntnissen im OB und PCx ist über die Verarbeitung olfaktorischer Information in höheren Arealen, wie dem lateralen entorhinalen Kortex (LEC) und dem Hippocampus, wenig bekannt. In diesem Projekt werde ich elektrophysiologische Messungen in mehreren Arealen mit spezifischen optogenetischen Manipulationen kombinieren, um die Verarbeitung von Geruchsinformationen im entorhinalen-hippocampalen Netzwerk in wachen Mäusen zu untersuchen.Der LEC erhält olfaktorische Information aus zwei Quellen: direkte Projektionen von Mitralzellen im OB und indirekte Projektionen über den PCx. Diese inervieren zwei Zelltypen in Schicht 2 des LEC: "Fächer" -Zellen, die zum Gyrus dentatus (DG) projezieren, und Pyramidenzellen, die in die CA1-Region des Hippocampus projezieren. Geruchsbasierte Navigation beruht auf der Detektion von Veränderungen in der Geruchsintensität. Olfaktorisch induzierte Aktivität im OB ist konzentrationsabhängig, im PCx jedoch weitgehend unabhängig von Konzentrationsunterschieden, wie kürzlich gezeigt wurde. Meine Hypothese ist, dass die direkten Projektionen vom OB zum LEC für die Verarbeitung der Geruchsintensität im entorhinalen-hippocampalen Netzwerk von entscheidender Bedeutung sind.In Vorversuchen habe ich eine Methode entwickelt, um bei wachen Mäusen seitlichen Zugang zum LEC zu bekommen. Dies ermöglicht die Untersuchung olfaktorischer Kodierung über mehrere kortikale Schichten. Simultane elektrophysiologische Messungen in OB, PCx, LEC, DG und CA1 ermöglichen die Untersuchung koordinierter Verarbeitung olfaktorischer Information mit hoher zeitlicher Auflösung. Elektrophysiologische Messungen werden mit zelltypspezifischen optogenetischen Manipulationen kombiniert, um bestimmte Komponenten des Netzwerks während geruchsbasierten Verhaltenstests zu identifizieren und zu manipulieren. Hierfür habe ich Mauslinien identifiziert, die die gezielte Expression lichtgesteuerter Membranproteine in Fächer- oder Pyramidenzellen in Schicht 2 des LEC ermöglichen.Dieses Projekt wird die Verarbeitung von Geruchsidentität und Intensität im LEC und Hippocampus aufklären. Die Bedeutung verschiedener Netzwerkelemente für die Verarbeitung olfaktorischer Information wird durch gezielte optogenetische Manipulationen während geruchsbasierten Verhaltenstests bestimmt. Neben der Aufklärung olfaktorischer Verarbeitung schafft das Projekt neue Erkenntnisse über detailierte Netzwerke im LEC, sowie über die Interaktion von LEC und Hippocampus. Dies ist entscheidend für ein besseres Verständnis von deklarativem Gedächtnis und sensorisch gesteuerter Navigation.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Jeffry S. Isaacson, Ph.D.