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Projekt
Ungenauigkeiten in Entwicklungsprozesse fördern die Robustheit motorischer Mustergenerierung und motorischen Verhaltens
Antragstellerinnen / Antragsteller
Professor Dr. Carsten Duch; Dr. Stefanie Ryglewski
Fachliche Zuordnung
Entwicklungsneurobiologie
Förderung
Förderung seit 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 453877723
Asynchroner Insektenflug ist ein Paradebeispiel für robuste Generierung motorischer Muster unter variierenden Bedingungen. In Drosophila erzeugt ein zentraler Mustergenerator (central pattern generator, CPG) aus fünf elektrisch untereinander gekoppelten Motorneuronen, MN1-5, eine spezifische Motoneuron Aktivierungssequenz, die für robuste aber regulierbare Krafterzeugung der Flügel notwendig ist. Die Motivation zu P6 basiert auf zwei kürzlichen Entdeckungen, die Fragen zur Entwicklung dieses Systems aufwerfen: Erstens erfordert die robuste Erzeugung des motorischen Musters durch den CPG ausgewogenen synaptischer Eingang auf MN1-5. Wir haben in vorherigen Arbeiten gezeigt, dass korrekt verteilter exzitatorischer und inhibitorischer Eingang auf die Dendriten eines einzelnen MN durch probabilistische Prozesse und Konkurrenz entsteht. Bislang ist aber nicht bekannt, wie die korrekte Balance synaptischer Eingänge auf der Ebene des MN1-5 Ensembles entsteht. Zweitens, zeigen unsere vorläufigen Ergebnisse zu RobustCircuit, dass robuste CPG Funktion gleichermaßen regulierte Erregbarkeiten aller fünf MN, sowie unterschiedliche elektrische Kopplungsstärken zwischen MN Paaren erfordert, die Ionenkanal-Expressionsstärken sind allerdings variabel. Inwiefern diese Ungenauigkeiten die Robustheit der Entwicklung und Funktion des CPG beeinflussen, ist unbekannt. In Bezug auf die erste offene Frage stellen wir die Hypothese auf, dass MN1-5 gleiche Anteile exzitatorischen Eingangs durch das Zusammenspiel synaptotrophen Wachstums und Konkurrenz erhalten, zwei Prozesse die auf intrinsisch unpräziser Dendriten- und Synapsenbildung basieren. Hinsichtlich der zweiten offenen Frage stellen wir die Hypothese auf, dass die unpräzise Regulation der Ionenkanal-Expression die Robustheit der MN Erregbarkeit begünstigt. In Zusammenarbeit mit P7 (Schreiber) machen wir darüber hinaus die Voraussage, dass der adulte CPG unpräzise Feuermuster benötigt, um bevorzugte MN Feuersequenzen nach Perturbationen wieder zu etablieren. Die Fertigstellung dieser Studie wird zum Verständnis beitragen, wie intrinsisch unpräzise Entwicklung und neuronale Eigenschaften zu stereotypischem Netzwerk-Ausgang und robustem Verhalten führen.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
