Vom einzelnen Neuron zum fernen Feldpotenzial der Auditorischen Hirnstammantwort

• Antragstellerinnen: Dr. Paula Kuokkanen; Professorin Dr. Christine Köppl
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle und theoretische Netzwerk-Neurowissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 502188599

Extrazelluläre Feldpotenziale, die an der Schädeloberfläche abgeleitet werden können (Elektroenzephalogramme) erlauben die objektive und nicht-invasive Messung von Hirnaktivität und sind daher ein wichtiges Werkzeug in Forschung und Klinik. Leider wird ihr Ursprung nicht ausreichend verstanden, was häufig den diagnostischen Wert einschränkt. Die realistische Modellierung von zahlreichen Quellen extrazellulärer Feldpotenziale und ihrer komplexen Interaktionen ist erst seit relativ kurzer Zeit möglich und verlangt nach mehr experimenteller Validierung, insbesondere aus einer breiteren Vielfalt von neuronalen Morphologien. Das vorliegende Projekt konzentriert sich auf das sogenannte Auditorische Hirnstammpotenzial, ein nicht- invasiv abgeleitetes Feldpotenzial das sowohl in der Grundlagenforschung wie auch in der klinischen Diagnostik, z.B. beim Screening von Neugeborenen auf Hörprobleme, breite Anwendung findet. Das Projekt basiert auf einer engen Zusammenarbeit zwischen neuronaler Modellierung und experimenteller Neurophysiologie, einschließlich gezielter experimenteller Manipulation mit optogenetischen Methoden. Unser experimentelles Modellsystem ist der auditorische Hirnstamm von Vögeln, vorrangig von Schleiereulen. Wir nutzen dabei die relative Einfachheit und die sehr detailreichen Kenntnisse über den neuronalen Schaltkreis für die Verarbeitung interauraler Zeitdifferenzen. Die Schleiereule, und aufgrund relevanter morphologischer Unterschiede auch das Huhn, dienen hierbei als Mittel zum Zweck der Herleitung allgemeiner Prinzipien bei der Entstehung von extrazellulären Feldpotenzialen. Unsere Vorarbeiten an diesem System haben bereits gezeigt, dass Fasertrakte zwischen Kerngebieten signifikante Dipolquellen sein können, was die verbreitete Annahme, dass synaptische Quellen extrazelluläre Feldpotenziale dominieren, infrage stellt. Das breitere Ziel ist ein Verständnis der Entstehung des Auditorischen Hirnstammpotenzials bei Vögeln und die Übertragung genereller Prinzipien auch auf andere Fälle mit ausreichend bekannter neuronaler Morphologie, Konnektivität und Antwortsynchronität auf relevante Stimuli.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen