Repräsentation von auditorischem Raum und dessen Plastizität in der Rinde des Inferior Colliculus

• Antragstellerin: Dr. Meike Marie Rogalla
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie ; Experimentelle und theoretische Netzwerk-Neurowissenschaften
• Förderung: Förderung von 2022 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 509509296

Räumliches Hören ermöglicht es Menschen und Tieren Geräusche in ihrer Umgebung zu lokalisieren, was einen wichtigen Beitrag zum Überleben leistet. Im auditorische System wird die Position einer Schallquelle im Gehirn aus binauralen Differenzen und monauralen Komponenten des Schalleindrucks abgeleitet. Bei einseitigem Hörverlust sind jedoch binaurale Differenzen nicht mehr verfügbar, was das räumliche Hören einschränkt und die Sprachverarbeitung beeinträchtigt. Menschen und Tiere mit einseitigem Hörverlust können jedoch ihre Sensibilität bei der Schalllokalisierung wiedererlangen, selbst wenn binaurale Differenzen fehlen. Man nimmt an, dass dies auf der kontextabhängigen Kalibrierung der Raumrepräsentation durch monaurale Komponenten beruht. Daher müssen zentrale Plastizitätsmechanismen bestehen, die binaurale und monaurale Einflüsse während der aktiven Lokalisationsversuche neu gewichten. Die Rinde des Inferior Colliculus (IC) könnte als wichtiger Ort für diese räumliche Plastizität fungieren. Schaltet man die absteigenden Projektionen aus dem primären auditorischen Kortex dorthin aus, können die Tiere die Schalllokalisierung nicht neu erlernen. Die physiologische Repräsentation räumlicher Information in der IC-Rinde von Säugern und die Mechanismen der Anpassung sind jedoch nur unzureichend bekannt. Die Schließung dieser Wissenslücke würde unser Verständnis über Lerninduzierte Plastizität grundlegend verbessern und könnte auf lange Sicht dabei helfen, Lernübungen zur Unterstützung einseitig Ertaubter zu entwickeln. Das Ziel dieses Projektes ist die Untersuchung der Repräsentation des auditorischen Raums in der IC-Rinde und der Mechanismen zentraler auditorischer Plastizität nach monauralem Hörverlust. Wir werden eine Kombination aus 2-Photonen-Ca2+-Bildgebung und Verhaltenstests an Mäusen anwenden, was es uns ermöglicht, die Aktivität derselben Neurone in der IC-Rinde über mehrere Wochen zu beobachten. Wir werden eine systematische Untersuchung der auditorischen Raumrepräsentation in der IC-Rinde und deren Veränderung nach monauralem Hörverlust in passiven Versuchen durchführen. Im nächsten Schritt werden wir testen, wie aktives Lernen die Reorganisation der auditorischen Raumrepräsentation nach monauralem Hörverlust beeinflusst. Hierzu werden Mäuse trainiert, zwischen linker und rechter Schallpräsentation zu unterscheiden. Die Tiere erhalten dann einen Ohrstöpsel, um die Dynamik der räumlichen Repräsentation in der IC-Rinde während des Verhaltens zu untersuchen. Im letzten Experiment wird der Schwerpunkt auf den Eingang kortikaler Signale in der IC-Rinde gelegt. Hierzu werden Projektionen aus dem primären auditorischen Kortex während des Wiedererlernens mittels axonaler Ca2+-Bildgebung visualisiert. Unsere Ergebnisse werden die Rolle der IC-Rinde beim räumlichen Hören weiter aufklären und unser Verständnis der Physiologie der sensorischen Plastizität im Erwachsenenalter und des binauralen Hörens im Allgemeinen vertiefen.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Pierre F. Apostolides, Ph.D.