Die Rolle der synaptischen Plastizität hemmender Interneurone in der Repräsentationen von Ort, Umgebung und Objekten

• Antragstellerin: Professorin Dr. Marlene Bartos
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie ; Experimentelle und theoretische Netzwerk-Neurowissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 521666973

Wie sich Gedächtnisspuren in neuronalen Netzen ausbilden, ist weitgehend ungeklärt. Es wird davon ausgegangen, dass sich während des Lernens synaptische Verbindungen zwischen Nervenzellen verstärken und damit ausgewählten Gruppen von Pyramidenzellen ermöglichen einen Zellverband zu bilden, der mit ihren Aktivitätsmustern die neue Information kodiert. Wie sich diese Zellassoziationen über die Zeit bilden und wie GABAerge inhibitorische Interneurone zu diesem Prozess beitragen könnten, ist weitgehend unbekannt. Hier möchten wir die Hypothese testen, dass synaptische Plastizität exzitatorischer glutamaterger Eingänge auf Interneurone (INs) zu deren Rekrutierung und damit zur Bildung von Gedächtnisspuren beiträgt. Wir möchten unsere Hypothese an Somatostatin (SOM)-exprimierenden Interneuronen (SOMIs) des Gyrus Dentatus (DG) testen. Sie kontaktieren distale Dendriten glutamaterger Körnerzellen (GCs). Wir haben kürzlich die der Gruppe I angehörigen metabotropen Glutamatrezeptor 1a (mGluR1a) und mGluR5 als molekulare Schlüsselmechanismen identifiziert, die jeweils der Induktion der synaptischer Plastizität an GC-SOMI und GC-Parvalbumin-exprimierenden Interneuronen (PVIs) Synapsen zugrunde liegen. (1) Hier möchten wir ‚whole-cell‘ Ableitungen von SOMIs in akuten Schnittpräparaten des DG durchführen, um die wichtigsten durch die Aktivierung der mGluR1a nachgeschalteten molekularen Kaskaden zu erfassen, die der Auslösung der Plastizität an GC-SOMI Synapsen zugrunde liegen. Die erfassten Daten werden mit unseren bereits veröffentlichten molekularen Kaskaden zur Plastizitätsinduktion an GC-Synapsen verglichen, die Parvalbumin-exprimierende Interneurone kontaktieren. (2) Wir wollen unsere kürzlich getesteten kleinen Haarnadel-RNA (shRNA)-Interferenzwerkzeuge für den mGluR1a-Knockdown anwenden, um die Auswirkung der verlorenen SOMI Plastizität auf die Dynamik neuronaler Netzwerkaktivität zu bestimmen. Wir werden 2-Photonen-Imaging im DG kopffixierter Mäuse einsetzen, die durch eine virtuelle Realität navigieren, um Belohnungen zu erhalten. Die 1-Photonen-Bildgebung wird an frei bewegenden Mäusen eingesetzt, die Objekterinnerungsaufgaben ausführen. (3) Basierend auf der neuronalen DG Aktivität werden wir mit Hilfe des Populations-Vektor-basierten Decodierens den Standort, die Umgebung und die Erkennung von Objekten vorhersagen. Dieselbe Analyse werden wir in Mäusen einsetzen die keine IN-Plastizität aufweisen. Das Hauptziel des vorgeschlagenen Projekts ist somit zu bestimmen, wie synaptische SOMI-Plastizität die Aktivitätsdynamik von GC Populationen beeinflusst und wie sie zur Kodierung der Information über den Ort, den Kontext (wo?) und Objekte innerhalb einer Umgebung (was?) beiträgt. Damit wird dieses Projekt zu unserem verbesserten Verständnis zur Rolle der synaptischen IN-Plastizität in der Gedächtnisbildung beitragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen