Funktion der Mitochondrien bei der Bildung von neuronaler Plastizität, die dem Lernen und der Gedächtnisbildung zugrunde liegen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Henrike Scholz
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle und theoretische Netzwerk-Neurowissenschaften ; Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 533236558

Mitochondrien sind die Kraftwerke der Zelle und versorgen diese mit Energie, regeln das Gleichgewicht der Kalzium Ionen und produzieren freie Sauerstoffradikale, die in niedrigen Konzentrationen physiologisch relevante Botenstoffe sind. In Neuronen sind viele Prozesse energieabhängig und hängen von Kalzium Ionen ab. Der Verlust von intakten Mitochondrien ist ein Kennzeichen von neurodegenerativen Krankheiten, die mit Gedächtnisverlust einhergehen. Neben diesen zellulären Aufgaben der Mitochondrien ist es jedoch nicht klar, wie im gesunden Gehirn neuronale Plastizität reguliert wird, die dem Lernen und verschiedener Formen des Gedächtnisses zu Grunde liegen. Trotz der Tatsache, dass die Funktion von Mitochondrien bei der Bildung von neuronaler Plastizität in zellulären Systemen untersucht wurde und wird, ist das Wissen der Funktion auf Systemebene für die Bildung von Kurzzeit- oder Langzeitgedächtnis weit davon entfernt vollständig zu sein. Ein sehr elegantes System, den Einfluss von Mitochondrien auf neuronale Plastizität zu untersuchen, ist das dopaminerge System in der Fruchtfliege Drosophila melanogaster und seine Funktion beim Lernen und Erinnern vom assoziativen olfaktorischen Gedächtnis. Hier sind die dopaminergen Neurone bekannt, die die externe Duftinformation bewerten und zur Bildung verschiedener Formen von Gedächtnis beitragen. Durch die Veränderung der Funktion verschiedener Miro-Interaktionspartner, die selektiv verschiedene Aspekte der Mitochondrienfunktionen verändern, wollen wir untersuchen, welche Mitochondrienfunktionen für die Bildung des Kurz- und Langzeitgedächtnisses wichtig sind. Wir werden analysieren, wann Schäden der Miro-abhängigen Mitochondrien Funktion in dopaminergen Neuronen zur Veränderung von Gedächtnis führen. Ferner stellen wir uns die Frage, ob die Miro-abhängigen Prozesse in verschiedenen dopaminergen Neuronen eine ähnliche Form von neuronaler Plastizität regulieren und welche Konsequenzen veränderte Miro Funktion auf zellulären Level haben, bevor Neurodegeneration eintritt. Wir werden diese Fragen mit Hilfe von Verhaltensexperimenten und mit zellulären Imaging Methoden untersuchen. Mit den Experimenten werden wir herausfinden, welche Miro abhängigen Funktionen der Mitochondrien bei der Bildung verschiedener Gedächtnisformen wichtig sind. Darüber hinaus könnten neue Erkenntnisse über die unterschiedlichen intrinsischen Eigenschaften von dopaminergen Neuronen gewonnen werden. Am Ende sollen die Erkenntnisse dabei helfen, Marker zu identifizieren, die den frühen Beginn einer mitochondrialen Dysfunktion im Gehirn vorhersagen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen