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Olfaktorisch-limbische Verbindung: vom Geruch zum Verhalten

Fachliche Zuordnung Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
Förderung Förderung von 2020 bis 2024
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 445965029
 
Erstellungsjahr 2025

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Soziales Verhalten ist ein entscheidender Aspekt des Lebens. Es umfasst sowohl konflikthafte als auch kooperative Interaktionen, die für Gesundheit, Überleben und Fortpflanzung unerlässlich sind. Bestimmte sensorische Reize, insbesondere Geruchsreize, können diese Verhaltensweisen auslösen, allerdings sind die zugrundeliegenden neuronalen Schaltkreise noch weitestgehend unverstanden. In unserem ANR-DFG-Projekt wollen wir gemeinsam mit Dr. Pablo Chamero (Agence Nationale de la Recherche / Nationale Forschungsagentur Frankreich) die molekularen, zellulären und neuronalen Grundlagen des durch den Geruchssinn vermittelten Sozialverhaltens untersuchen. Unser Ziel ist es, herauszufinden, wie Geruchssignale im Gehirn verarbeitet werden, ausgehend von ihrer ersten Erkennung im Riechkolben bis zu ihrer Weiterleitung an Schlüsselregionen, die am Sozialverhalten beteiligt sind. Dabei haben wir einen multidisziplinären Ansatz gewählt, bei dem wir moderne Techniken wie die Zwei-Photonen-Bildgebung, virales „Circuit Tracing“ und „Gen-Targeting“ kombinieren. In unseren Studien wurde untersucht, wie der Geruchssinn soziale Verhaltensweisen, einschließlich der elterlichen Fürsorge, vermittelt und welche Auswirkungen Alterung und Krankheit auf die soziale Geruchswahrnehmung haben. Zu diesem Zweck haben wir in unserem Labor erfolgreich einen Langzeit-Bildgebungsansatz etabliert, der es uns ermöglicht, Geruchssignale aus dem OB durch ein chronisch implantiertes Fenster über mehrere Monate hinweg zu visualisieren. Darüber hinaus wollten wir mit Hilfe von viralen Tracern die neuronalen Schaltkreise identifizieren, die den olfaktorischen Bulbus mit höheren Neuronen des olfaktorischen Kortex, in der medialen Amygdala und im Bed Nucleus der Stria terminalis, verbinden. Wir haben Adenoassoziierte Viren von kommerziellen Anbietern (Addgene) auf ihre Fähigkeit getestet, die relevanten Schaltkreise zu markieren. Das Tracing ausgehend von diesen Hirnregionen war jedoch technisch herausfordernd und lieferte keine reproduzierbaren Ergebnisse, da das AAV Tracing ausgehend von der Amygdala keine ausreichende Anzahl von markierten Zellen im OB ergab. Wir haben daher unser ursprüngliches im Antrag skizziertes Ziel weiterverfolgt und verschiedene Versionen von transsynaptischen Pseudorabies- (PrV) oder Tollwutviren (RV) die genetisch so modifiziert wurden, dass sie für unterschiedliche Kalziumindikatoren (GCaMP) kodieren, getestet. Diese Viren wurden von unseren Kooperationspartnern am Bundesforschungsinstitut für Tiergesundheit in Riems für uns hergestellt. Um die Viren zu validieren, testeten wir zunächst ihre Fähigkeit die klonierten Kalziumindikatoren in vitro in verschiedenen Zelltypen funktionell zu exprimieren. Anschließend bewerteten wir ihre Verwendbarkeit als mögliche in vivo Schaltkreis-Tracer, indem wir ihre Fähigkeit zur selektiven Markierung von OB-Ausgangsneuronen untersuchten, die Geruchssignale an die Amygdala weiterleiten. Die unterschiedlichen GCaMP-exprimierendem PrV Versionen produzierten sowohl in vitro als auch in vivo keine ausreichende Anzahl von infizierten Zellen. GCaMP-exprimierende Tollwutviren zeigten im Vergleich dazu gute Infektionsraten sowie schnelle und ausreichende Kalziumsignale in in vitro Tests. Aufgrund verschiedener extern bedingter Verzögerungen konnten wir die Rabies Viren noch nicht in vivo testen. Ziel dieser Studie war es, die neuronalen und molekularen Mechanismen aufzudecken, die dem olfaktorisch vermittelten Sozialverhalten zugrunde liegen, wobei ein Schwerpunkt auf der elterlichen Fürsorge und den Auswirkungen von Alterung und Krankheit auf die soziale Geruchswahrnehmung lag. Die Ergebnisse zeigen deutliche Fortschritte bei der Erreichung dieser Ziele und bieten wichtige Einblicke in die neuronalen Schaltkreise und sensorischen Wege, die olfaktorisch gesteuertes Sozialverhalten beeinflussen.

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