Der Einfluss von CA3-Engrammneuronen auf die Raumrepräsentation in CA1

• Antragsteller: Dr. Alessio Attardo; Professor Dr. Christian Leibold
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 456352444

Hippocampale Pyramiden-Neuronen können den räumlichen Ort eines Tieres durch lokalisierte Feuermuster als Ortszellen repräsentieren. Bei Menschen und Tieren spielt der Hippocampus eine entscheidende Rolle für das räumliche und episodische Gedächtnis. Es wird größtenteils angenommen, dass das räumliche Langzeitgedächtnis auf Ensembles von Zellen basiert, deren räumlicher Code über für das Langzeitgedächtnis relevante Zeiträume stabil ist. In letzter Zeit wurde jedoch im Hippocampus ein überraschendes Maß an Instabilität nachgewiesen. In der Tat hat die Raumrepräsentation im Hippocampus sowohl dynamische als auch stabile Facetten. Bei Nagern gibt es einen täglichen Turnover von Ortszellen, die eine bestimmte Umgebungen codieren, was dazu beitragen kann, verschiedenen Besuche derselben Umgebung zu unterscheiden. Einzelne neuronale CA1-Ortsfelder weisen jedoch Langzeitstabilität auf. Insgesamt sind die Mechanismen, die den Turnover beziehungsweise die Stabilität von hippocampalen Raumrepräsentationen bestimmen, völlig unbekannt.Neuronale Ensembles, die eine koordinierte, aktivitätsabhängige Plastizität durchlaufen, repräsentieren nicht nur Erfahrungen, sondern sind auch für das Lernen und das Abrufen des Gedächtnisses von Nutzen. Daher wird weitgehend angenommen, dass es sich bei ihnen um zelluläre Gedächtnis-Engramme handelt. Die Aktivität von Engrammneuronen spielt eine Schlüsselrolle bei der Systemkonsolidierung von Gedächtnisinhalten. Da postuliert wird, dass hippocampale Repräsentationen der Gedächtnisbildung und -konsolidierung zugrundeliegen, sollten Engrammneuronen auch für die Dynamik der raumrepräsentationen wichtig sein. Dieses Problem ist jedoch größtenteils aufgrund technischer Schwierigkeiten unerforscht.In diesem Projekt schlagen wir vor, die sich ergänzenden Expertisen unserer Labors zu nutzen, um die Systemmechanismen zu untersuchen, die zu Turnover, Stabilität und Orts-Spezifität von hippocampalen CA1-Raumrepräsentationen bestimmen. Insbesondere werden wir untersuchen, wie die Aktivität von CA3-Engrammneuronen den Turnover, die Orts-Spezifität und die Richtungsabhängigkeit von Raumrepräsentationen in CA1 beeinflusst.Um diese Ziele zu erreichen, werden wir die neuesten Technologien und Analysemethoden unserer Labors einsetzen. Wir werden Wide Field Head Mounted-Mikroskope nutzen, um die neuronale Aktivität in der CA1-Region von Mäusen bei der Exploration unterschiedlicher räumlicher Umgebungen zu erfassen. Optogenetik wird uns erlauben, die Aktivität von CA3-Engrammneuronen zu steuern, und mithilfe aktueller Analyseverfahren die Auswirkungen einer erzwungenen Aktivierung von CA3-Engrammneuronen auf Aktivitätsmuster von CA1-Neuronen zu erfassen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen