Monoaminerge Neuromodulation von kortikalen Netzwerken für ökonomische Investitionsentscheidungen

• Antragsteller: Dr. Torben Ott
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 456078433

Wir treffen Entscheidungen, um unsere Zielen bestmöglich zu erreichen. Durch die Komplexität der Welt ist es jedoch ungewiss, ob und wann unser Handeln zu einem positiven Ergebnis führt. Menschen und andere Tiere müssen daher die Investitionen ihrer limitierten Ressourcen – zum Beispiel Zeit, Aufwand, oder Geld – mit dem Risiko abwägen, ein positives Ergebnis zu erhalten. Der Orbitofrontalkortex (OFC) trägt durch die Bewertung ungewisser zukünftiger Ergebnisse zu diesen ökonomischen Investitionsentscheidungen bei. Allerdings sind die neuronalen Mechanismen unbekannt, durch die der OFC den Wert zukünftiger Ergebnisse bestimmt. Neurone der monoaminergen Neuromodulatoren Dopamin und Serotonin senden Belohnungssignale in viele Hirnregionen inklusive dem OFC und könnten daher ökonomische Investitionsentscheidungen ermöglichen. Es ist jedoch unbekannt, (i) wie Dopamin und Serotonin OFC Neurone und neuronale Netzwerke kontrollieren und dadurch ökonomische Investitionsentscheidungen beeinflussen, und (ii), ob und wie der OFC neuromodulatorische Zentren über den Wert ungewisser Ergebnisse informiert. Das Ziel meines Antrags ist aufzudecken, wie monoaminerge Neuromodulatoren mit kortikalen Netzwerken interagieren und dadurch ökonomische Investitionsentscheidungen ermöglichen. Meine Forschung adressiert: (1) Was ist die neuronale Netzwerkarchitektur im OFC, die ökonomische Investitionsentscheidungen ermöglicht? (2) Wie kontrollieren Dopamin und Serotonin neuronale Netzwerke im OFC, um ökonomische Investitionsentscheidungen zu beeinflussen? (3) Was sind die kortiko-neuromodulatorischen Feedback-Mechanismen, die neuromodulatorische Zentren informieren? Ich plane diese Fragen durch eine Kombination von quantitativen psychophysischen Methoden in Ratten und innovativen optogenetischen, elektrophysiologischen und theoretischen Ansätzen zu beantworten. Diese Methoden ermöglichen das parallele Ableiten einer hohen Anzahl an Neuronen und die gleichzeitige Messung und Kontrolle kortikaler Ausschüttung von Dopamin und Serotonin, um den kausalen Einfluss von Neuromodulatoren auf kortikale Netzwerke zu bestimmen. Zudem erlaubt die Kombination von retrograden viralen und optogenetischen Methoden das Messen und Manipulieren von kortikalen Projektionsneuronen zu neuromodulatorischen Zentren, um deren kausalen Beitrag zu Investitionsentscheidungen aufzudecken. Diese Experimente werden neue mechanistische Einblicke in die kortikale Netzwerkarchitektur für ökonomische Entscheidungen geben. Mein Antrag wird Prinzipien neuromodulatorischer Kontrolle von kortikalen Neuronen und Netzwerken aufzeigen, welche die Rolle von monoaminergen Neuromodulatoren für die Entscheidungsfindung eingrenzen.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen
• Großgeräte: Electrophysiology Acquisition System 1
• Gerätegruppe: 3440 Elektrophysiologische Meßsysteme (außer 300-309 und 340-343)