Das Klaustrum als Knotenpunkt und seine Rolle bei der Orchestrierung der Dynamik der Großhirnrinde.

• Antragsteller: Dr. Martin Vinck, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle und theoretische Netzwerk-Neurowissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 505660261

Die weit verbreitete Konnektivität des Klaustrums mit dem Kortex führte zu der Vermutung, dass es an höheren kognitiven Funktionen einschließlich des Bewusstseins beteiligt ist. In jüngerer Zeit hat die Verfolgung von Bahnen bei Mäusen eine topografische Organisation der Verbindungen zwischen Kortex und Klaustrum ergeben. Diese Ergebnisse wurden durch den Nachweis einer sensorischen Regionalisierung im Klaustrum ergänzt. Zusammengenommen stellen diese strukturellen und funktionellen Befunde die Globalität der kortiko-klaustralen Interaktionen und damit ihre Beteiligung an höheren kognitiven Funktionen wie dem Bewusstsein in Frage. Wir führen anatomische und physiologische Experimente durch, um die Rolle des Klaustrums in der kortikalen Funktion von Primaten zu untersuchen.Es wurden Vorarbeiten zur räumlichen Einbettung des Klaustrums in das kortikale Netzwerk durchgeführt, wobei die Gewichte und Entfernungen der Bahnen, die kortikale Bereiche und das Klaustrum miteinander verbinden, mittels Tract-Tracing bestimmt wurden. Diese unveröffentlichte Arbeit deutet darauf hin, dass der Makake unerwartete Merkmale bei der Integration des Klaustrums in das interareale kortikale Netzwerk aufweist. Der Abschluss dieser Arbeit im vorliegenden Projekt wird es uns ermöglichen, eine gewichtete und gerichtete Cortico-Claustrum-Matrix zu konstruieren und graphentheoretische Messungen anzuwenden, um die Zentralität des Claustrums im interarealen kortikalen Netzwerk zu bestimmen.Jüngste Erkenntnisse zeigen, dass der Kortex über claustrale Projektionen an hemmende kortikale Zellen gehemmt wird, was zu einem vorübergehenden Abwärtszustand führt, gefolgt von einem weit verbreiteten synchronisierten Übergang von einem Abwärts- zu einem Aufwärtszustand. Der schnelle Zustandsübergang und seine räumliche Verteilung entsprechend den Verhaltensanforderungen ist ein wichtiges und bisher kaum verstandenes Merkmal des Gehirns. Unsere Arbeitshypothese ist, dass die räumliche Einbettung des Klaustrums ihm eine privilegierte Rolle bei der Erleichterung der Orchestrierung von schnellen Zustandsänderungen des Gehirns ermöglicht. Wir werden diese Frage mit Hilfe von Multi-Site-Aufnahmen einer großen Anzahl kortikaler Areale zusammen mit dem Claustrum angehen und dabei verschiedene Verhaltens- und Aufgabenzustände unterscheiden und großräumige funktionelle Konnektivitätsmuster mit anatomischen Konnektivitätsmustern in Beziehung setzen. Darüber hinaus werden wir den Einfluss der Inaktivierung des Klaustrums auf die verteilte Aktivität im Kortex untersuchen. Um die Integration von Struktur und Funktion besser zu verstehen, werden wir groß angelegte Modelle der kortikalen Klaustrum-Integration entwickeln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Kooperationspartner: Professor Dr. Henry Kennedy, Ph.D.