Metabolische Mechanismen des altersbedingten Rückgangs der kognitiven Fähigkeiten und neuronalen Schaltkreise bei Drosophila

• Antragstellerin: Professorin Dr. Ilona Grunwald Kadow
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen ; Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 445975483

Die Abnahme der Hirnfunktion und der damit einhergehende Verlust an kognitiven Fähigkeiten ist eine der am stärksten beeinträchtigenden Folgen des Alterns. Obwohl sich abzeichnet, dass nicht alle neuronalen Schaltkreise und Gehirnfunktionen gleichermaßen vom Altern betroffen sind, kennen wir noch nicht die physiologischen Eigenschaften, die bestimmte Zellen oder Schaltkreise anfälliger für Funktionsstörungen machen. Stoffwechseldefizite, oxidative Schädigung und veränderte neuronale Signalübertragung sind drei funktionelle Manifestationen des Alterns im Hirngewebe vieler Spezies. Das Ziel dieses Projektes ist es, die kausalen Zusammenhänge zwischen dem Rückgang dieser Modalitäten und ihrer Auswirkung auf alterungsbedingte Gedächtnisdefizite zu bestimmen. Das Nervensystem von Drosophila erfüllt die wichtigsten Voraussetzungen, um diese Frage anzugehen, da es erstens auf der Ebene der Zellen und Schaltkreise gut charakterisiert ist, zweitens der natürlichen Alterung auf einer mit der wissenschaftlichen Forschung kompatiblen Zeitskala unterliegt und schließlich für die in vivo-Bildgebung dieser Modalitäten geeignet ist. Dieses Projekt vereint zwei Teams, die langjährige Expertise im angeborenen und gelernten Riechverhalten von Drosophila sowie einen kürzlich erfolgten komplementären Fokus auf oxidativen Stress, Energiestoffwechsel und Neuron-Glia-Interaktion kombinieren, wie jüngste hochkarätige Publikationen und unveröffentlichte Daten belegen. Die thematischen und technischen Komplementaritäten zwischen den beiden Partnern sind wesentlich, um einen modalitätsübergreifenden Ansatz zu implementieren, der der Schlüssel zur Erreichung des Ziels dieses Projekts ist. Durch die drei in diesem Antrag definierten Ziele werden wir (i) eine multimodale Karte des funktionellen Rückgangs der neuronalen Schaltkreise und Gliazellen, die an Geruchs- und Geruchsgedächtnis beteiligt sind, erstellen, (ii) die Empfindlichkeit der Gedächtnisschaltkreise - Neuronen und Glia - gegenüber oxidativem Stress herausfordern und schließlich (iii) den kausalen Zusammenhang zwischen Beeinträchtigungen des Energiestoffwechsels und kognitiven Defiziten untersuchen. Das Ziel dieses Projektes ist es, bei Drosophila die grundlegenden Mechanismen zu charakterisieren, die für den altersbedingten Funktionsverlust des Gehirns verantwortlich sind, und die Frage zu beantworten, warum einige neuronale Schaltkreise und neuronale Prozesse sensibler auf das Altern reagieren, mit der Erwartung, dass unsere Erkenntnisse den Weg zur Identifizierung und letztendlich zum Schutz alterssensitiver Gehirnzellen und Schaltkreise beim Menschen ebnen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Kooperationspartner: Privatdozent Dr. Pierre-Yves Placais