Konstruktion der akustischen Welt: Modulation der Raumkarte durch auditorische Stimuli und Orientierungspunkte

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Michael Pecka
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 527393560

Wegfindung und Navigation der Umgebung sind überlebenswichtig. Die Forschung der letzten 50 Jahren hat gezeigt, dass das Gehirn sowohl externe (allozentrische) als auch interne (idiothetische) Informationsquellen nutzt, um den eigenen Standort in der Welt zu bestimmen. Dementsprechend ist es ein aktuelles Ziel der Neurowissenschaften zu verstehen, wie sensorische Modalitäten die interne räumliche Repräsentation beeinflussen und mit ihr interagieren. Zu diesem Zweck haben Forschende hauptsächlich visuelle, taktile (Wände, Grenzen) und/oder olfaktorische sensorische Informationen manipuliert. Akustische Reize sind sehr informativ für unsere Orientierung in der Umwelt. Überraschenderweise wurde jedoch berichtet, dass auditorische Informationen die Orientierung in der Umgebung nicht oder nur schwach beeinflussen können, und die Wechselwirkungen der auditiven Modalität mit idiothetischen Karten wurden mehr oder weniger nicht beachtet. Insbesondere ist nicht gut untersucht, in welchem Ausmaß und wie akustische Stimuli und erlernte audio-räumliche Assoziationen die interne räumliche Repräsentation formen. Der Sensory-Island Task(SIT) ist ein gut erprobtes experimentelles Paradigma zur Untersuchung der Hör-Wahrnehmung bei frei navigierenden Nagetieren. Mit SIT lässt sich somit testen, inwieweit Schallquellen als räumlich relevante Hinweise für die Wegfindung verwendet werden, sowie die Bildung lokaler audio-räumlicher Assoziationen zwischen einem bestimmten Geräusch und einem bestimmten Ort untersuchen. Außerdem ermöglicht SIT Experimente in absoluter Dunkelheit, so dass die räumliche Orientierung allein von akustischen Hinweisen und idiothetischen Signalen abhängt. Dies ermöglicht es uns, einen Konflikt zwischen der akustischen Welt und der räumlichen Karte, die von der idiothetischen Pfadintegration erstellt wurde, zu erzeugen. Um Verständnis über den Aufbau der akustischen Umwelt und seinen Einfluss auf die räumliche Repräsentation zu erlangen, planen wir daher chronische Aufnahmen aus dem Hippocampus-Bereich CA1 (HPC CA1, Ortszellen) und dem retrosplenialen Kortex (RSC, Kopfrichtungszellen) bei freilebenden Tieren in SIT durchzuführen. Die Ortszellen im Hippocampus kartieren eindeutig die Position eines Tieres, während der RSC als Knotenpunkt dient, der verschiedene idiothetische und allozentrische Informationen integriert, darunter auch Informationen über Orientierungspunkte und Orte der Belohnung. Wir werden den Grad der Paradigma-Erfahrung der Tiere variieren, um zu testen, wie audio-räumliche Assoziationen hergestellt werden können und inwieweit sie die räumliche Modulation beeinflussen. Durch gleichzeitige elektrophysiologische Ableitungen im Hippocampus und im RSC planen wir, die Kohärenz des Einflusses des auditiven Raums auf beide Systeme zu untersuchen. Somit wird das Projekt neue Einblicke in die Mechanismen der akustisch-gesteuerten Wegfindung und räumlichen Repräsentation geben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Anton Sirota