Thalamokortikale Modulation intrakortikaler Informationsverarbeitung
Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Gehirn generiert Bewegungen, um bestimmte Ziele zu erreichen. Frühere Studien zur Motorik haben sich auf den motorischen Kortex konzentriert, wo Neuronen unterschiedliche kinematische Faktoren repräsentieren, wie Bewegungsrichtung, Entfernung oder Geschwindigkeit. Neuere Studien haben jedoch gezeigt, dass bewegungsbezogene Aktivität überall im Gehirn zu finden sind. Dieses Projekt hatte zum Ziel die Beziehung dieser globalen Aktivität zur Motorik besser zu verstehen. Wir nutzten dafür modernste Methoden, um parallel die Aktivität von vielen Neuronen in Mäusen zu messen, während diese eine Greifbewegung ausführten. Insgesamt haben wir die Aktivität von über 37.000 Neuronen aus mehreren kortikalen und subkortikalen Arealen des Gehirns abgeleitet. Durch analytische Methoden zur Dimensionsreduktion haben wir Aktivitätsmuster auf der Populationsebene identifiziert, die über verschiedene Messungen, Tieren und Hirnregionen hinweg konsistent waren. Bemerkenswert war, dass diese globale Populationsaktivität nicht nur Bewegungen widerspiegelte, sondern vielmehr den inneren Erwartungen der Mäuse folgte. Die Populationsaktivität repräsentierte, wie nah die Mäuse ihrem Ziel waren, was in diesem Fall ein Wassertropfen war. Dies heißt, dass die globale Hirnaktivität während zielgerichteter Bewegungen die Nähe zu einem bestimmten Ziel darstellen kann. Diese Erkenntnisse sind bedeutend, weil sie aufzeigen, dass Gehirnregionen zusammenarbeiten, um den Ausgang von Handlungen vorherzusagen, statt nur die Handlung selbst zu steuern. Dies verdeutlicht die integrative Verarbeitung von sensorischen, kognitiven und motorischen Informationen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Cellular and Synaptic Diversity of Layer 2-3 Pyramidal Neurons in Human Individuals.
Planert, Henrike; Mittermaier, Franz Xaver; Grosser, Sabine; Fidzinski, Pawel; Schneider, Ulf Christoph; Radbruch, Helena; Onken, Julia; Holtkamp, Martin; Schmitz, Dietmar; Alle, Henrik; Vida, Imre; Geiger, Jörg Rolf Paul & Peng, Yangfan
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Spatially structured inhibition defined by polarized parvalbumin interneuron axons promotes head direction tuning. Science Advances, 7(25).
Peng, Yangfan; Barreda, Tomas Federico J.; Pfeiffer, Paul; Drangmeister, Moritz; Schreiber, Susanne; Vida, Imre & Geiger, Jörg R.P.
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Current approaches to characterize micro- and macroscale circuit mechanisms of Parkinson’s disease in rodent models. Experimental Neurology, 351, 114008.
Peng, Yangfan; Schöneberg, Nina; Esposito, Maria Soledad; Geiger, Jörg R.P.; Sharott, Andrew & Tovote, Philip
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Directed and acyclic synaptic connectivity in the human layer 2-3 cortical microcircuit. Science, 384(6693), 338-343.
Peng, Yangfan; Bjelde, Antje; Aceituno, Pau Vilimelis; Mittermaier, Franz X.; Planert, Henrike; Grosser, Sabine; Onken, Julia; Faust, Katharina; Kalbhenn, Thilo; Simon, Matthias; Radbruch, Helena; Fidzinski, Pawel; Schmitz, Dietmar; Alle, Henrik; Holtkamp, Martin; Vida, Imre; Grewe, Benjamin F. & Geiger, Jörg R. P.
