Wie entstehen räumliche Karten im medialen entorhinalen Kortex während des Lernens und in welcher Beziehung stehen sie zu der räumlichen Repräsentation im Hippokampus?

• Antragsteller: Dr. Thibault Cholvin, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie ; Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 537575602

Der mediale entorhinale Kortex spielt eine zentrale Rolle bei der Verarbeitung, Speicherung und Erinnerung von Umgebungsinformationen, indem er essentielle Informationen zu Raum und Kontext an untergeordnete hippokampale Regionen, wie den Gyrus dentatus und CA1-3, übermittelt. Ob jedoch kontextuelle und räumliche Informationen im MEC bereits ab der ersten Erkundung einer neuen Umgebung stabil kodiert werden, oder ob sich die Abbildung der Umgebung mit der Zeit in einem mehrtägigen Lernprozess verbessert (so wie im Gyrus dentatus beobachtet, Cholvin & Bartos, 2021), muss noch gezeigt werden. Wir wollen diese grundsätzliche Frage adressieren, indem wir unsere etablierte in vivo zwei-Photonen Kalzium-Bildgebung von MEC Boutons (axonalen Projektionen) in drei hippokampalen Regionen (dem Gyrus dentatus, in CA3 und in CA1) in am Kopf fixierten Tieren anwenden, die in einer virtuellen Realität navigieren. Indem wir große Populationen von MEC-Boutons im Hippokampus bildgebend darstellten, konnten wir kürzlich zeigen, dass diese Projektionen räumlich modulierte Aktivitätsmuster aufweisen, sich der Ort, an dem individuelle Boutons in einem Kontext bevorzugt aktiv sind, aber zwischen Umgebungen stark unterscheidet und es somit bereits auf der Verarbeitungsebene des MECs zu einer Differenzierung verschiedenen Umgebungen kommt (Cholvin et al., 2021). Diese räumlich modulierten Aktivitätsmuster wurden allerdings bisher noch nicht hinsichtlich ihrer Veränderungen über die Zeit oder im Zuge von Lernprozessen untersucht. Deshalb wollen wir hier (1) über 5 Tage hinweg die MEC Eingänge in den drei hippokampalen Regionen bildgebend darstellen, während die Maus alternierend eine neue und eine bekannte virtuellen Umgebung erkundet und so die räumliche Repräsentation im MEC während des Lernens charakterisieren; (2) die Beziehung zwischen den MEC Eingängen und der Bildung einer räumlichen Repräsentation im Hippokampus über die Tage des Erlernens einer neuen Umgebung hinweg untersuchen; (3) den Einfluss der MEC Eingänge auf die räumliche Unterscheidung des Hippokampus untersuchen, indem wir die Aktivität des MECs mittels chemogenetischer Techniken modulieren; (4) Dekodierungsanalysen auf die Aktivitätsmuster der MEC Eingänge und der hippokampalen Prinzipalzellen anwenden, um herauszufinden, wie sich Informationen über Ort und Kontext mit der Zeit und mit Erfahrung im MEC und im Hippocampus herausbilden. Unser Hauptziel ist es, zu untersuchen, wie die aus dem MEC eingehende Aktivität, die Informationen über Raum und Kontext trägt, sich mit der Zeit (bzw. mit dem Lernen) entwickelt und wie diese Informationen in eine detaillierte räumliche Karte im Hippocampus umgewandelt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen