Die Rolle des Colliculus superior in der Regulation kognitiver und reflexiver Handlungen.

• Antragsteller: Jeremie Sibille, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 559449034

Das Verhalten von Säugetieren wird erzeugt durch die Übersetzung von Wahrnehmung in Aktion, was auf ganz unterschiedliche Weise passieren kann. Diese Vielfalt ist zum Teil gesteuert durch kognitive Prozesse aus der Wahrnehmung, abhängig von vergangenen oder erwarteten Ereignissen. Die hauptsächliche Frage dieses Projektes ist, wie höhere kognitive Prozesse autonome Hirnregionen kontrollieren. Zum Beispiel sind wir uns beim Laufen darüber unbewusst, welcher Muskel wann welches Bein aktiviert. Wir möchten die Vielfalt der Wahrnehmungs-Handlungs-Schaltkreise quantifizieren, die in niedrigeren autonomen Hirnregionen entstehen. Ein solches Verständnis würde es uns ermöglichen, zu beschreiben, wie höhere kognitive Prozesse diese niedrigeren autonomen Schaltkreise modulieren. Zu diesem Zweck schlagen wir vor, eines der unteren reflexiven Hirnareale - den Colliculus superior - zu untersuchen, um zunächst zu entschlüsseln, wie verschiedene sich überschneidende multisensorische Inputs unterschiedliche lokale Schaltkreise rekrutieren können. Unser jüngster technologischer Durchbruch mit hochauflösenden Neuropixels Elektroden erlaubt die simultane Messung von prä- und postsynaptischen Aktionspotentialen im Mittelhirn. Dieser technologische Ansatz soll den Weg ebnen, um schnelle Veränderungen in reflex Netzwerken des Mittelhirns zu detektieren und somit aufzuschlüsseln, wie höhere kognitive Prozesse diese reflex Netzwerke modulieren. Diese Konnektivitätsmessungen, die autonome Wahrnehmungs-Handlungs-Schaltkreise erfassen, werden mit verschiedenen optogenetischen Werkzeugen ergänzt. So werden zwei verschiedenen Bahnen spezifiziert, um zu zeigen, wie höhere kognitive Prozesse diese verschiedenen Wahrnehmungs-Handlungs-Schaltkreise dynamisch beeinflussen. Die spezifischen Ziele dieses Projekts sind: 1) Die Untersuchung der funktionellen Konnektivität innerhalb des Colliculus superior bei verschiedenen überschneidenden sensorischen Modalitäten, um die Beziehung zwischen sich diesen Modalitäten und prämotorischen Neuronen zu verstehen. 2) Den Einfluss verschiedener kortikotektarischer Bahnen auf die Physiologie des Colliculus superior zu charakterisieren, um die Veränderungen der funktionellen Konnektivität in diesen Schaltkreisen zu entschlüsseln. Wir wollen herausfinden, ob kortiko-tektale Projektionen funktionell direkt auf multisensorische Repräsentationen abzielen oder eher multisensorische Ausgaben in unteren prämotorischen Neuronen steuern. Insgesamt zielt dieses Projekt also darauf ab, ein neues Licht auf den Colliculus superior zu werfen. Dies ermöglicht neue Erkenntnisse der Pathogenese von Autismus, da bestimmte Mäuse, die autistische Symptome zeigen, kaum Gewöhnung zeigen, was möglicherweise auf eine gestörte Signalverarbeitung von Gedächtnisinhalten im Colliculus superior zurückzuführen ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen