Furchtschleifen: Adaptive sensorische Kodierung in kortikothalamischen Schaltkreisen während des assoziativen Lernens.

• Antragsteller: Professor Jan Gründemann, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie ; Experimentelle und theoretische Netzwerk-Neurowissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 520291101

Assoziatives Lernen ist ein grundlegender Mechanismus der Verhaltensanpassung an Veränderungen in der Umwelt. Sinnesreize aus der Umwelt, die auffällige Ergebnisse wie Bedrohungen oder Belohnungen vorhersagen, werden mit diesen assoziiert, was zu Verhaltensänderungen als Reaktion auf die Reize führt, wenn diese allein präsentiert werden. So führt beispielsweise die Angstkonditionierung, ein Modell des assoziativen Lernens auf der Grundlage der klassischen Pawlowschen Konditionierung, zu verstärkten Bedrohungsreaktionen eines Tieres (z. B. Frieren bei Mäusen), wenn es einen sensorischen Reiz (konditionierter Reiz, CS, z. B. ein Ton) erlebt, der zuvor mit einem aversiven Erlebnis (unkonditionierter Reiz, US, z. B. ein leichter elektrischer Reis) gepaart war. Assoziative Lernmodelle wie die Angstkonditionierung wurden ausgiebig genutzt, um die neuronalen Korrelate des bedrohungsbezogenen Lernens zu untersuchen. Es ist zum Beispiel gut beschrieben, dass einzelne Neuronen in der Amygdala ihre Antworten lernabhängig ändern. Kürzlich wurde jedoch gezeigt, dass Furchtlernen höchstwahrscheinlich in einem verteilten neuronalen Schaltkreis kodiert wird, der auch vorgelagerte Bereiche wie den auditorischen Thalamus umfasst. In diesem Projekt werden wir moderne Instrumente der Schaltkreis-Neurowissenschaft einsetzen, um die neuronale Aktivität in kortikothalamischen Schleifen des auditorischen Kortex, des medialen genikulären Körpers und des retikulären Thalamuskerns während des assoziativen auditorischen Furchtlernens und des adaptiven Furchtverhaltens bei frei beweglichen Tieren zu messen und zu manipulieren. Diese Forschung wird uns helfen zu verstehen, wie Aktivität und Plastizität in kortikofugalen Strukturen zur sensorischen Plastizität sowie zur Lern- und Gedächtnisbildung beitragen. Darüber hinaus werden wir computergestützte Neurowissenschaften und maschinelles Lernen einsetzen, um zu beschreiben und zu entschlüsseln, wie sich die sensorische Verarbeitung in den kortikothalamischen Schleifen beim Lernen entwickelt. Schließlich werden wir prüfen, ob einzelne Elemente der kortikothalamischen Schleife Verhaltenszustände der Tiere kodieren, z. B. Furchtstarre oder Exploration, und wie sich Manipulationen jedes dieser Elemente auf die neuronale Kodierung in dem jeweiligen Gebiet sowie auf den Verhaltenszustand des Tieres auswirken.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2411: LOOPS: Kortiko-subkortikale Interaktionen für Adaptive Wahrnehmung