Untersuchung des Einflusses von Atemrhythmen auf aversive Gefühlszustände und deren zugrundeliegenden neuronalen Dynamiken

• Antragstellerin: Dr. Alexandra Klein
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle und theoretische Netzwerk-Neurowissenschaften ; Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 524908866

Die Gefühlswelt von fast allen Lebewesen (inklusive Menschen) wird stark von Signalen ihres Körpers beeinflusst. So können Veränderungen der Herz- oder Atemfrequenz Einfluss darauf nehmen, wie das Gehirn emotionsgeladene Reize verarbeitet oder Verhalten beeinflusst. Es ist wohlbekannt, dass sich Atemmuster unter angstauslösenden Umständen verändern, und dass kontrollierte Atemübungen einen positiven Einfluss auf die geistige Gesundheit haben. Allerdings weiß man bisher nur sehr wenig über die zugrundeliegenden neuronalen Netzwerke, die diese enge Verbindung zwischen peripheren und zentralen Vorgängen steuern. Obwohl die Zentren im Hirnstamm, die die Atemmuster generieren, mittlerweile schon detailliert beschrieben sind, hat noch niemand untersucht, ob und wie diese rhythmischen Signale in limbischen Gehirnregionen verarbeitet werden, um schlussendlich emotionsgeladene Reize und somit auch Verhalten zu beeinflussen. Um zu untersuchen, wie Atmung sich auf die Verarbeitung von emotionalen Reizen auswirkt, werde ich die folgenden Experimente an Mäusen durchführen. Als erstes möchte ich herausfinden, ob und wie verschiedene Atemmuster mit bestimmten affektiven Verhaltensmustern zusammenhängen. Als nächstes möchte ich untersuchen, wie sich Atmung auf neuronale Aktivität auswirkt. Dazu möchte ich mit Hilfe moderner Elektrophysiologie-Methoden die Aktivität in einem limbischen Netzwerk aufnehmen, das den Thalamus, die Amygdala und die Inselrinde umfasst und das Signale von den Atemzentren des Hirnstammes erhält. Als letztes möchte ich herausfinden, wie sich direkte optogenetische Steuerung der Atemzentren im Hirnstamm auf die neuronale Verarbeitung von emotionalen Reizen sowie auf affektives Verhalten auswirkt. Mit Hilfe dieser Experimente möchte ich die bisher unbekannten Mechanismen aufdecken, mit denen Atmung die neuronale Aktivität in limbischen Gehirnregionen orchestriert und somit großen Einfluss auf Emotionsverarbeitung und Verhalten ausübt.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Dr. Mazen Kheirbek, Ph.D.