Inhibitorische Kontrolle des motorischen Systems durch den Nucleus reticularis thalami

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Privatdozent Dr. Philippe Coulon; Professorin Dr. Ilka Diester
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie ; Experimentelle und theoretische Netzwerk-Neurowissenschaften ; Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 523878561

Auf Herausforderungen der Umwelt mit Bewegung zu reagieren, ist für tierisches Leben von zentraler Bedeutung und erfordert, Bewegungspläne in Muskelaktivität umzusetzen. Eine thalamische Beteiligung an der motorischen Kontrolle ist eine vergleichsweise neue, aber weithin anerkannte Erkenntnis. Dahingegen lassen Modelle des motorischen Systems den Nucleus reticularis thalami (engl.: thalamic reticular nucleus, TRN) oft vermissen. Der TRN erfüllt jedoch offenbar wichtige Funktionen bei der sensomotorischen Signalübertragung: Pathophysiologische, funktionelle, verhaltensbiologische und anatomische Erkenntnisse zeigen, dass der TRN bei Bewegungsstörungen, Epilepsie, motorischer Planung, Belohnungserwartung, Aufmerksamkeit und Handlungsauswahl eine zentrale Rolle spielt. Dennoch sind Erkenntnisse zur Rolle des TRN bei motorischen Kontrolle und z.B. Morbus Parkinson selten. Ziel dieses Projektes ist es, die funktionelle Verbindung zwischen dem TRN, als einem möglichen Zentrum der hemmenden Kontrolle, und der motorischen Signalgebung des thalamokortiko-basalen Systems aufzuzeigen. Eine inhibitorische Verbindung vom Globus pallidus zu TRN-Neuronen wurde bereits nachgewiesen, diese wurde jedoch hauptsächlich im Zusammenhang mit Aufmerksamkeitssteuerung diskutiert und bislang nicht elektrophysiologisch charakterisiert. Eine Überprüfung, ob der TRN einen Mechanismus für die zustandsabhängige Initiierung motorischer Programme bereitstellt, ob die hemmende Kontrolle im thalamokortiko-basalen System durch den TRN initiiert wird, ob die motorische Aktivität im Kortex durch den TRN zustandsabhängig moduliert wird, und ob der TRN eine Rolle beim Wechsel zwischen motorischer Planung und Ausführung spielt, erscheint daher überfällig. Unsere Hypothesen sollen überprüft werden durch 1) die Ganzzell-Patch-Clamp-Technik kombiniert mit funktioneller 2-Photonen-Calcium-Bildgebung und 2-Photonen-optogenetische Manipulation an TRN-Neuronen und kortikalen Neuronen, 2) funktionelle Calcium-Bildgebung und optogenetische Manipulation von TRN und kortikalen Neuronen bei sich frei bewegenden Mäusen, die eine verzögerte Greifaufgabe ausführen und 3) Verhaltensexperimente bei denen die Bedingungen und Aktivitätsmuster der inhibitorischen Kontrolle bei proaktiver Verzögerung untersucht werden können. Darüber hinaus soll in diesem Projekt untersucht werden, ob die postinhibitorische Salvenaktivität bei TRN-Neuronen einen zentralen Mechanismen der hemmenden Kontrolle darstellt. Die Ergebnisse werden das Verständnis der motorischen Kontrolle und der Verschaltungen inhibitorischer Signale im motorischen System erweitern und möglicherweise den TRN und seine Mechanismen als Ziel für zukünftige therapeutische Interventionen identifizieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen