EphrinB2-Modulation der neuronalen Morphologie und der Ensembleaktivität zur Kodierung des Langzeitgedächtnisses: ein integrierter Theorie-Experiment-Ansatz

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Jan Gründemann, Ph.D.; Professorin Dr. Tatjana Tchumatchenko
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle und theoretische Netzwerk-Neurowissenschaften ; Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 559314332

Das Langzeitgedächtnis ist wichtig für unser geistiges Wohlbefinden, unsere sozialen Interaktionen und unser Überleben. Die Langzeiterinnerungen entstehen durch Veränderungen der existierenden synaptischen Verbindungen zwischen Neuronen und durch die Bildung neuer neuronaler Ensembles mit gedächtnisspezifischen Aktivitätsmustern. Es wird angenommen, dass diese adaptiven Aktivitätsmuster in definierten neuronalen Ensembles die Langzeiterinnerung kodieren und es dem Organismus ermöglichen, Verhalten zu ändern und anders auf die Umwelt zu reagieren. Bislang wissen wir jedoch nur sehr wenig über die Mechanismen, die den Veränderungen der Ensembleaktivität während der Summary Bildung des Langzeitgedächtnisses zugrunde liegen und diese auslösen. In diesem Antrag planen wir einen Schritt in Richtung dieses Ziels und wollen untersuchen, wie ephrinB2 die Bildung von neuronalen Ensembles für die Synthese von Langzeitgedächtnis in Amygdala-Schaltkreisen nutzt. Vorarbeiten haben gezeigt, dass das Fehlen von ephrinB2 bei Mäusen die Entstehung vom Langzeit-, aber nicht vom Kurzzeitgedächtnis beim assoziativen Lernen beeinflusst. Außerdem fördert die Injektion von ephrinB2 in die Amygdala von Wildtyp-Tieren während des Lernens speziell die Bildung von Langzeiterinnerungen. Dennoch ist die Wirkung von EphrinB2 auf den neuronalen Populationskode während der Gedächtnisbildung und deren Abruf unbekannt. Als Team von drei Forschungslaboren wollen wir untersuchen, wie EphrinB2 die neuronale Aktivität definierter Neuronenpopulationen der Amygdala während der Bildung des Langzeitgedächtnisses beeinflusst. Dazu verwenden wir modernste Techniken, einschließlich viraler Knockdowns der EphrinB2- Expression, Tiefen-Bildgebung mittels Miniaturmikroskopie sowie strukturelle Analyse neuronaler Morphologie und wollen diese mit neurotheoretischen Analysemethoden kombinieren. Darüber hinaus werden wir untersuchen, wie ephrinB2 mit Gliazellen interagiert, um die Kodierung in der Amygdala während des Lernens und der Langzeitgedächtnisbildung zu koordinieren. Zum Schluss werden wir testen, wie ephrinB2 Erinnerungen durch Veränderungen im neuronalen Code fördern kann, und auf der Grundlage unserer Ergebnisse neuronale Netzwerkmodelle konstruieren, um mechanistische Erkenntnisse über EphrinB2 in der neuronalen Ensemble- Kodierung zu gewinnen und Hypothesen für zukünftige Experimente zu entwickeln. Zusammenfassend wird dieses Projekt eine Brücke zwischen molekularen und neuronalen Ensemble-Kodierungsmechanismen schlagen, um die Bildung von Langzeiterinnerungen mechanistisch zu verstehen und mögliche zukünftige translationale Ansatzpunkte für Proof-of-Principle- Studien in Mausmodellen von Gedächtnisverlust und neurodegenerativen Erkrankungen zu identifizieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Israel
• ausländischer Mitantragsteller: Professor Dr. Raphael Lamprecht