Kortiko-subkortikale Interaktionen über den retikulären Kern des Thalamus für visuelle adaptive Wahrnehmung

• Antragstellerin: Professorin Dr. Laura Busse
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 520227481

Das Sehen bei Säugetieren beruht auf einer Hierarchie von neuronalen Verarbeitungsstufen, die mehrere Rückkopplungs-Schleifen zwischen Kortex, visuellem Thalamus erster und höherer Ordnung und dem visuellen Sektor des retikulären Kerns des Thalamus (visTRN) umfassen. Der TRN, bekannt als "Wächter des Tors zum Kortex", ist eine Hauptquelle für die Inhibition der Thalamuskerne und kann daher eine starke Kontrolle über die Thalamusaktivität auf verschiedenen räumlichen und zeitlichen Skalen ausüben. Beim Sehen werden beispielsweise sensorische Signale, die durch das Corpus geniculatum laterale (CGL) des dorsalen Thalamus gehen, substantiell transformiert, was vermutlich eine vielseitige inhibitorische Kontrolle erfordert. Über die sensorische visuelle Verarbeitung hinaus könnte eine vielseitige inhibitorische Kontrolle auch für andere bekannte Funktionen des visTRN erforderlich sein: Modulation der Aktivität im Thalamus durch den Verhaltenszustand, oder durch Aufmerksamkeit. Die Existenz komplexer inhibitorischer Mechanismen wird durch die jüngsten Entdeckungen von Subnetzwerken innerhalb des visTRN unterstützt: Gruppen von genetisch definierten Neuronen, die sich topographisch und physiologisch unterscheiden und mit den visuellen Thalamuskernen erster bzw. höherer Ordnung verbunden sind. Wie diese visTRN-Subnetzwerke zur visuellen sensorischen Verarbeitung beitragen, wie ihre Reaktionen von kortikofugalen Projektionen abhängen und wie sie die thalamische Aktivität im Kontext von Verhalten beeinflussen, ist derzeit unbekannt. Hier schlagen wir vor, diese Fragen zu beantworten, indem wir hochmoderne elektrophysiologische in-vivo-Aufnahmen, optogenetische Manipulationen für Zelltypspezifizität und Input-Mapping, Virus-basiertes Tracing, Verhaltensexperimente und moderne statistische Verfahren kombinieren. Konkret konzentrieren wir uns auf drei Ziele: In Ziel 1 werden wir untersuchen, wie Subpopulationen von visTRN-Neuronen visuelle Informationen unterschiedlich repräsentieren. In Ziel 2 werden wir mit Subnetzwerkauflösung die kortikofugalen Eingänge in den visTRN bestimmen und untersuchen, wie die Antworten in den Subnetzwerken durch Feedback vom visuellen Kortex geformt werden. In Ziel 3 werden wir die Aktivität dieser Subpopulationen von visTRN-Neuronen im Kontext von Verhalten messen und die Dynamik von visTRN-Antworten während des Lernens einer visuellen Aufgabe untersuchen. Das vorgeschlagene Projekt verspricht daher, unser Verständnis darüber zu erweitern, wie der visTRN zum bildgebenden Sehen und letztendlich zur adaptiven Wahrnehmung beiträgt. Allgemeiner gesagt wird das Projekt erforschen, wie komplexe kortiko-subkortikale Rückkopplungs-Schleifen die visuelle sensorische Verarbeitung im Kontext von Verhalten formen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2411: LOOPS: Kortiko-subkortikale Interaktionen für Adaptive Wahrnehmung
• Mitverantwortlich: Dr. Steffen Katzner