Charakterisierung von Geruchssinn-gesteuerten Entwicklungszeitfenstern mit kritischer Funktion für die kognitiven Fähigkeiten im Erwachsenenalter

• Antragstellerin: Professorin Dr. Ileana L. Hanganu-Opatz
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle und theoretische Netzwerk-Neurowissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 526195732

Obwohl die Entwicklung sensorischer und kognitiver Verarbeitung ausführlich untersucht wurden, wird ihre Synergie immer noch weitgehend vernachlässigt. Koordinierte Muster elektrischer Aktivität, entweder endogen oder durch sensorische Einflüsse erzeugt, formen das Gerüst neuraler Verschaltungen, welches unter dem Einfluss molekularer Faktoren entstanden ist. Besonders während der kritischen Phasen werden die sensorischen Netzwerke durch Erfahrung verfeinert. In ähnlicher Weise werden die komplexen limbischen Netzwerke, verantwortlich für die kognitive Verarbeitung, zu denen der Präfrontale Kortex (PFC), der Hippocampus (HP), die Thalamuskerne und der Laterale Entorhinale Kortex (LEC) gehören, durch die oszillatorische Aktivität im Theta-Beta Frequenzbereich verfeinert. Kürzlich haben wir erste experimentelle Daten von Mäusen erhoben, die das Vorhandensein kritischer Perioden für die limbische Entwicklung unterstützen. In diesem frühen Alter, wenn die meisten Sinnessysteme noch unreif sind (Nagetiere sind blind, taub und nutzen die Vibrissen nicht aktiv), stellt der Geruchssinn den Hauptsinn für Umwelteinflüsse dar und ist überlebenswichtig. Unterstützt durch eine frühere DFG-Förderung haben wir gezeigt, dass spontan erzeugte oder geruchsinduzierte elektrische Aktivitätsmuster im Olfaktorischen Bulbus (OB) von neugeborenen Mäusen den LEC über mono- und polysynaptische Projektionen aktivieren, was wiederum die Kommunikation zwischen HP und PFC erhöht. Hier schlagen wir vor, dass die Aktivierung vom OB während definierter Zeitfenster der Entwicklung in Neugeborenen für die Funktion von LEC-HP-PFC Netzwerken und kognitiven Fähigkeiten im Erwachsenenalter von entscheidender Bedeutung ist. Um dieser Hypothese nachzugehen, werden Messungen mit Mehrkanal-Elektroden mit Opto- und Chemogenetik in vivo, sowie Verhaltenstests kombiniert. Zuerst wird die dynamische Reifung von LEC-HP-PFC Netzwerken und deren Funktion im Erwachsenenalter nach vorübergehender Manipulation der OB-Aktivität während definierter Zeitfenster der Entwicklung in Neugeborenen untersucht. Zweitens werden kognitive Fähigkeiten (Erkennungs- und Arbeitsgedächtnis, Entscheidungsfindung) bei erwachsenen Tieren nach der oben beschriebenen OB-Manipulation getestet. Schließlich werden die Auswirkungen einer frühen Geruchsexposition auf die kognitiven Fähigkeiten von Erwachsenen und die Wiederherstellung „verlorener“ Kindheitserinnerungen („Proust-Phänomen“) erforscht. Die Untersuchungen werden mechanistisch aufklären, wie kognitive Leistungsfähigkeit von früher sensorischer Prägung abhängt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen