Israel ISF-DFG ‒ Die Dynamik des Vomeronasalen Systems: Mechanistische und physiologische Analyse der Funktion des Vomeronasalorgans

• Antragsteller: Professor Dr. Marc Spehr
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie ; Biologie des Verhaltens und der Sinne ; Experimentelle und theoretische Netzwerk-Neurowissenschaften ; Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 560939641

Organismen nehmen Umweltinformationen über sensorische Systeme wahr. In jedem dieser Systeme detektieren periphere Sinneszellen sensorische Reize und leiten die entsprechenden Informationen an zentrale Hirnstrukturen weiter. Dort wird der sensorische Input verarbeitet, um physiologische und verhaltensrelevante Reaktionen zu initiieren. Um die Erkennung von Reizen zu optimieren, sind die Sinneszellen oft in elaborierten peripheren Strukturen organisiert, die so evolviert sind, dass sie ethologisch relevante Sinnesreize erkennen, filtern, verstärken und sich an diese anpassen. Unsere Forschungsintention in diesem Projekt basiert auf der Erkenntnis, dass die Physiologie der Sinnesorgane und die Art und Weise, wie Reize entschlüsselt werden, wesentlich für das Verständnis aller Sinnessysteme sind. Im vorliegenden Antrag beschreiben wir experimentelle Ansätze, um die Mechanismen zu charakterisieren, die der sensorischen Informationsverarbeitung im vomeronasalen System (VNS) zugrunde liegen. Die meisten Wirbeltieren nutzen ein VNS für die Verarbeitung von Pheromonen und anderen sozialen Reizen. Die periphere Sensorstruktur des VNS ist das Vomeronasalorgan (VNO), das im Wesentlichen als bilaterale Pumpe arbeitet, die sich unterhalb der Nasenscheidewand befindet. Bei sympathischer Erregung wird das VNO aktiviert und saugt dabei Flüssigkeiten, in denen Pheromone und andere Botenstoffe gelöst sind, aus der Nasenhöhle ein. Aufgrund seiner versteckten, unzugänglichen anatomischen Lage sind die Mechanismen der Pumpfunktion und die Aktivierungsprofile des VNO noch weitgehend unbekannt. Im Vergleich zu allen anderen bekannten sensorischen Systemen ist unser Verständnis des VNO und damit der Funktion des VNS daher extrem lückenhaft. In unseren früheren Studien haben wir uns den Mechanismen, die der VNO-Pumpe zugrunde liegen, gewidmet. Wir haben gezeigt, dass die Pumpe durch die glatte Muskulatur betrieben wird und nicht, wie früher angenommen, durch die Vasokonstriktion der Blutgefäße. Im hier beantragten Forschungsprojekt, das sich auf Mausmodelle fokussiert, haben wir zwei Hauptziele definiert. Erstens wollen wir die molekularen und zellulären Mechanismen, die der vomeronasalen Pumpe zugrunde liegen, weiter erforschen. Zweitens werden wir untersuchen, wie die Tiere das VNO bei der Wahrnehmung natürlicher Reize einsetzen. Zu diesem Zweck werden wir eine Reihe von In-vitro- und In-vivo-Techniken kombinieren, die wir im Laufe der Jahre entwickelt haben. Darüber hinaus kommen hochmoderne bildgebende Verfahren zum Einsatz, die es uns zum ersten Mal ermöglichen werden, die Funktion des VNOs in intakten Mäusen in vivo darzustellen. Zusammengenommen versprechen unsere Forschungsarbeiten, unser Verständnis eines wichtigen, aber immer noch schlecht verstandenen chemosensorischen Systems erheblich zu erweitern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Israel
• Partnerorganisation: The Israel Science Foundation
• Kooperationspartner: Professor Dr. Yoram Ben-Shaul