Analyse der Verarbeitung visuellen Parameter und der räumlichen Informationsverarbeitung in der thalamofugalen und tektofugalen Bahn von Vögeln mittels Multielektrodenarrays

• Antragsteller: Professor Dr. Harald Luksch; Dr. Stefan Weigel
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle und theoretische Netzwerk-Neurowissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 547075797

Die Verarbeitung visueller Informationen ist essentiell für die Orientierung im Raum, aber auch um Beute oder Fressfeinde zu erkennen. Bei Wirbeltieren werden zwei verschiedene Verarbeitungsbahnen unterschieden: die tektofugale und die thalamofugale Bahn. In der thalamofugalen Bahn leiten retinalen Ganglienzellen (RGCs) bestimmte visuelle Parameter topographisch an den Nucleus geniculatum lateralis (Vögel: dorsaler Thalamus) weiter, die auf verschiedene Schichten im primären visuellen Cortex (Vögel: visueller Wulst) verteilt werden. In der tektofugalen Bahn projizieren die RGCs auf verschiedene Unterschichten des Colliculus superior (SC, Vögel: optic tectum). Funktionelle Klassen von SC-Neuronen projizieren in verschiedene Regionen im Nucleus pulvinar (Vögel: Nucleus rotundus, NRot). Von dort gelangen die Informationen in striatale und extrastriatale Vorderhirnbereiche (Vögel: Entopallium). Das Verhältnis in der Nutzung der tektofugalen und thalamofugalen Bahnen bei der visuellen Informationsverarbeitung variiert zwischen den Wirbeltiergruppen; dies hängt vermutlich von der binokularen Überlappung. Diese Unterschiede findet man auch zwischen Vögeln mit lateral liegenden Augen (z. B. Hühner) und Vögeln mit frontalen Augen (z. B. Eulen). Es ist unklar, welche retinalen Informationen tatsächlich über die jeweiligen Bahnen verarbeitet werden. Eine Hypothese ist, dass in der retinotektalen Bahn beim Übergang vom Optischen Tektum auf den NRot aus einer sensorischen Karte des Raumes eine Reduktion auf visuelle Parameter (Funktionotopie) unter Verlust der Rauminformation erfolgt. Nach dieser Hypothese wird im tectofugalen Weg das ‚Was‘ und im thalamofugale Weg das ‚Wo‘ kodiert. Andere Studien deuten darauf hin, dass die Verarbeitung komplexer ist und die tekto- / thalamofugale Bahn unterschiedliche Bereiche des visuellen Feldes und unterschiedliche visuelle Parameter verarbeiten. Bislang sind die verfügbaren morphologischen und physiologischen Daten bei Vögeln nicht schlüssig. Wir wollen die Verarbeitung im tekto- & thalamofugalen Weg am Beispiel des Huhnes als Modellsystem überprüfen. Mittels Multielektroden (Neuropixels 2.0) wollen wir eine systematische Kartierung des NRot und dorsalen Thalamus bei verschiedenen Stimulusparadigmen durchführen. Hiermit wollen wir klären, ob im nRot tatsächlich die Rauminformation zu Gunsten einer reinen Abbildung der Funktion reduziert wird oder ob die Retinotopie in den Funktionsgebieten erhalten bleibt. Weiterhin wollen wir untersuchen, welche Unterschiede (visuelles Feld / Parameter der visuellen Information) es in der Verarbeitung visueller Informationen über die thalamofugale und tektofugale Bahn gibt. Ebenfalls wollen wir klären, wie gleichzeitig präsentierte Stimuli im nRot abgebildet werden, wenn es zu einer Reduktion der Rauminformation kommt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen