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Projekt
Ursprung und Funktion unpräziser Konnektivität in den Schaltkreisen des Bewegungssehens
Antragstellerin
Professorin Dr. Marion Silies
Fachliche Zuordnung
Entwicklungsneurobiologie
Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
Förderung
Förderung seit 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 453877723
Die visuelle Bewegungsdetektion ist eine gut untersuchte Rechenleistung, die robuste Verhaltensreaktionen auf variable Umweltbedingungen gewährleistet. Die Netzwerkmotive, die an der Berechnung richtungsselektiver Antworten, einem Markenzeichen der Bewegungsdetektion, beteiligt sind, sind bekannt. Es wird angenommen, dass sich diese Motive in jeder Einheit eines retinotopen visuellen Systems wiederholen, so dass in jeder Einheit die gleichen Bewegungssignale berechnet werden. Eine Konnektom-Analyse ergab jedoch eine heterogene Konnektivität der (Tm)-Medulla-Neurone in den verschiedenen Einheiten des visuellen Systems. Wir stellen die Hypothese auf, dass verschiedene Gruppen von Neuronen während der Entwicklung unterschiedliche, nicht überlappende räumlich-zeitliche Fenster besetzen, in denen die jeweiligen synaptischen Partner verfügbar sind. Dies führt zu präziser Konnektivität zwischen Tm-Neuronen und ihren wichtigsten präsynaptischen Partnernt. Die Zelltyp-spezifische Dynamik von Filopodien trägt dann weiterhin zu einer unpräzisen Konnektivität zwischen Tm-Neuronen und ihren heterogenen präsynaptischen Partnern bei. Postsynaptisch zu den Tm- und anderen Medulla-Neuronen (Mi) befinden sich die richtungsselektiven T4/T5-Zellen. Unsere jüngsten Arbeiten haben gezeigt, dass zwei T4/T5-Subtypen eine unimodale und zwei weitere T4/T5-Subtypen eine bimodale räumliche Anordnung der präsynaptischen Konnektivität aufweisen. Diese Muster stimmen mit funktionellen Messungen der Richtungsselektivität auf Populationsebene überein (Henning et al. 2022). Wir stellen die Hypothese auf, dass die räumlich präzise bzw. unpräzise Konnektivität zwischen verschiedenen Subtypen von T4/T5-Zelltypen und ihren präsynaptischen Partnern auf den unterschiedlichen räumlich-zeitlichen Zugang zu präsynaptischen Partnern zurückzuführen ist. Insgesamt wird sich unsere Arbeit damit befassen, wie auf zwei synaptischen Ebenen der Netzwerke des Bewegungssehens das korrekte Zusammenspiel von präzisen und unpräzisen Prozessen vor und während der Synapsenbildung zu Konnektivitätsmustern führt, die letztlich für eine robuste Funktion wichtig sind. Wir werden diese Prozesse während der Entwicklung mit Hilfe der Bildgebung von fixierten und lebenden Zellen verfolgen und dies mit Manipulationen kombinieren, die darauf abzielen, diese Muster auf kontrollierte Weise zu stören. Wir werden die Entwicklung mit Funktion verknüpfen, indem wir funktionelle in vivo 2-Photonen-Bildgebung und Verhaltensanalysen unter normalen und herausfordernden visuellen Bedingungen einsetzen und testen, ob unpräzise Konnektivität zu funktioneller Robustheit führt. Dies wird uns Einblicke geben, wie Entwicklungsprozesse die unterschiedlichen Verschaltungsmuster formen, die für eine robuste Bewegungsberechnung wichtig sind.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
