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Projekt
Nutzung des vielseitigen synaptogenen Potenzials während der Verdrahtung des visuellen Navigationsnetzwerks
Antragsteller
Professor Dr. Mathias Wernet
Fachliche Zuordnung
Entwicklungsneurobiologie
Förderung
Förderung seit 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 453877723
Die Verarbeitung unterschiedlicher visueller Reize beruht auf synaptischen Verbindungen zwischen verwandten, aber unterschiedlichen Gruppen spezifischer Partnerneuronen, was es möglich macht, die Robustheit der korrekten synaptischen Partnerwahl unter eng verwandten Neuronen zu untersuchen. In P3 verwenden wir die funktionell spezialisierte „dorsale Randregion“ (DRA) des visuellen Systems von Drosophila als Modell, um den Aufbau modalitätsspezifischer Schaltkreise für die Verarbeitung eines bestimmten Navigationsstimulus‘ (polarisiertes Himmelslichts) zu verstehen, während nahe gelegene farbempfindliche Eingänge vermieden werden. Die erste Förderperiode hatte zwei Schwerpunkte: erstens die entwicklungsbedingte Charakterisierung von Photorezeptoren und ihren nachgeschalteten Interneuronen; zweitens die Charakterisierung von Stereotypie und Variabilität der Ergebnisse mithilfe von Connectomics. Unsere Entwicklungsstudien bestätigten weitgehend die Arbeitshypothese, dass Synaptogenese die räumlich-zeitliche Trennung synaptischer Partner bei gleichzeitiger Förderung der probabilistischen dynamischen Interaktionen das inhärent promiskuitive synaptogene Potenzial von Photorezeptorneuronen nutzt. Interaktionen innerhalb von RobustCircuit ermöglichten es, die zugrunde liegenden räumlich-zeitlichen zellulären Interaktionen quantitativ zu modellieren und sie mit den Ergebnissen der Konnektomanalyse zu vergleichen. Ähnlich wie bei anderen RobustCircuit-Projekten fanden wir Hinweise darauf, dass Dynamik, synaptische Kompetenz und selektive molekulare Adhäsion zum Aufbau des modalitätsspezifischen Schaltkreises beitragen. In der zweiten Förderperiode wollen wir auf diesen Erkenntnissen aufbauen und die Rolle der Interaktionsdynamik, der synaptischen Kompetenz und der selektiven Adhäsion für die Entwicklung nachgeschalteter, unidirektionaler Verbindungen in der Medulla und im Zentralhirn quantitativ untersuchen. Unsere Hypothese besagt, dass unidirektionale Konnektivität die inhärent promiskuitive Synapsenbildung durch drei Mechanismen nutzt: (1) dynamische Schichttrennung von Zelltypen, (2) gezielte Lokalisierung von Faktoren, die synaptische Kompetenz ermöglichen, und (3) selektive Adhäsion, Filopodienstabilisierung und synaptotropes Wachstum. Die Existenz eng verwandter Neuronentypen, die Polarisation oder Farbe verarbeiten, wird einen direkten Vergleich ihrer Entwicklungsentscheidungen ermöglichen. Wir werden weiterhin eine Kombination aus ex vivo live-Bildgebung, konnektomischer Analyse und gezielter genetischer Manipulation verwenden, um diese Hypothese zu testen. Für eine zweite Förderperiode haben wir Einzelzelltranskriptome generiert und die notwendigen optophysiologischen Techniken zur funktionellen Charakterisierung etabliert. Wenn diese Experimente abgeschlossen sind, werden wir die Grundlagen für die Robustheit der Entwicklungsentscheidungen zwischen eng verwandten, aber funktionell unterschiedlichen visuellen Schaltkreisen charakterisiert haben.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
