Das w/m-Rattengehirn – Der Einfluss des Geschlechts auf individuelle Verhaltensstrategien und deren neuronale Korrelate

• Antragstellerin: Professorin Dr. Ilka Diester
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle und theoretische Netzwerk-Neurowissenschaften ; Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 437610067

Adaptive Entscheidungsfindung erfordert die Integration von Informationen über Belohnungen, Handlungen und deren Konsequenzen – eine Funktion, die maßgeblich vom präfrontalen Kortex (PFC) gesteuert wird. Zunehmend wird deutlich, dass individuelle Unterschiede – insbesondere Geschlecht und hormoneller Status – Entscheidungsprozesse und zugrunde liegende neuronale Strategien erheblich beeinflussen. Präfrontale Subregionen wie der prälimbische (PL) und der anteriore cinguläre Kortex (ACC) zeigen geschlechtsspezifische Muster bei der Bewertung motivationaler Ergebnisse, wobei auch Thalamuskerne wie der mediodorsale und ventromediale/anteriore Thalamus als wesentliche Knotenpunkte in PFC-Schaltkreisen an kognitiver Flexibilität, anstrengungsbasierter Entscheidungsfindung und motorischer Planung beteiligt sind. In der ersten Förderphase haben wir das HillY-Labyrinth entwickelt – eine innovative, belohnungs- und anstrengungsbasierte Entscheidungsaufgabe für Ratten. Dieses Paradigma ermöglicht die systematische Variation von Belohnungswahrscheinlichkeit, -menge und erforderlicher physischer Anstrengung (über die Neigung der Arme in einem Y-Labyrinth), wodurch individuelle und geschlechtsspezifische Entscheidungsstrategien quantifizierbar werden. Durch die Kombination dieses Paradigmas mit chronischen Neuropixels-Aufzeichnungen, optogenetischen Eingriffen und hochauflösender Posenschätzung konnten wir Verhaltensstrategien mit Aktivitätsmustern präfrontaler Ensembles verknüpfen und zeigen, dass PL-Stimulation Entscheidungsverhalten spezifisch moduliert. In der zweiten Förderperiode wollen wir untersuchen, wie präfrontale Schaltkreise intra- und interindividuelle Verhaltensvariabilität sowie geschlechtsabhängige Entscheidungsstrategien steuern. Im Fokus stehen vier Ziele: 1. Charakterisierung individueller und geschlechtsabhängiger Entscheidungsstrategien im HillY-Labyrinth, 2. Identifikation der neuronalen Korrelate dieser Strategien in funktionell distinkten PFC-Subregionen, 3. Bestimmung kausaler Zusammenhänge zwischen präfrontalen Aktivitätsmustern und Entscheidungsverhalten mittels gezielter optogenetischer Manipulation, 4. Untersuchung der PFC-Thalamus-Kommunikation bei der Steuerung von Verhaltensvariabilität. Dieses Projekt leistet einen Beitrag zum Verständnis der neuronalen Prinzipien individueller kognitiver Flexibilität und untersucht, wie geschlechtsspezifische Unterschiede durch dynamische Netzwerkprozesse im präfrontal-thalamischen System entstehen. Die Ergebnisse haben Relevanz für die Grundlagenforschung zu Entscheidungsverhalten und können Implikationen für geschlechtsspezifische Ansätze im Menschen liefern.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5159: Aufschlüsselung präfrontaler Netzwerke der kognitiven Flexibilität: Dynamische präfrontale Repräsentation kognitiver Variabilität