Wie das Gehirn die Bildung konkurrierender Erinnerungen verhindert

• Antragsteller: Professor Dr. David Owald
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie ; Experimentelle und theoretische Netzwerk-Neurowissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 561174579

Wie verschiedene Formen von Erinnerungen gespeichert und integriert werden, um angemessenes Verhalten auszulösen, ist eine Grundsatzfrage der Neurowissenschaften, welche vergleichend zwischen klassischer und operanter Konditionierung untersucht werden kann. Wenn ein Stimulus unabhängig vom Verhalten eines Tieres ein bestimmtes Ergebnis vorhersagt, wird eine klassisch konditionierte Assoziation gebildet. Wenn die Handlungen eines Individuums das Auftreten eines Ergebnisses direkt beeinflussen, liegt operante Konditionierung vor. Für beide Formen der Konditionierung können unterschiedliche Gehirnstrukturen, die sich jedoch auch gegenseitig ergänzen könnten, zum Einsatz kommen. Klassische und operante Konditionierung können aber zu unterschiedlichen Verhaltensreaktionen führen, selbst wenn die involvierten Umweltreize ähnlich sind. So können beide Gedächtnisformen für ein widersprüchliches Verhalten kodieren, was zu einer unangemessenen Verhaltensreaktion auf einen Reiz führen kann. Wie das Gehirn die gleichzeitige Bildung konkurrierender Erinnerungen verhindert, ist derzeit nicht bekannt, und das genaue Zusammenspiel der zugrunde liegenden neuronalen Schaltkreise ist noch unvollständig. Unser Hauptziel besteht darin, zu verstehen, wie das Gehirn - spezifischer das olfaktorische System von Drosophila - die Bildung konkurrierender, zu sich ausschließender Verhaltensweisen führender, Erinnerungen verhindert. Fliegen können sowohl mit klassischen als auch mit operanten Protokollen konditioniert werden, während Gedächtnisspuren im Pilzkörper (MB), dem olfaktorischen Lern- und Gedächtniszentrum, leicht verfolgt werden können und ein genetischer Zugang zu den Teilen der neuronalen Schaltkreise besteht. Wir konnten zeigen, dass die Gedächtnisspuren der klassischen und der operanten Konditionierung weder gleichzeitig gebildet werden noch additiv sind. Darüber hinaus ist die Plastizität von Geruchsreaktionen im Zentralkomplex (CX), dem Navigationszentrum im Fliegenhirn, entscheidend dafür, welche Erinnerung im MB gebildet wird. Wir werden einen multidisziplinären Ansatz aus Verhaltensexperimenten, 2-Photonen-Bildgebung und Genetik verwenden, um die der Plastizität von CX-Geruchsreaktionen zugrunde liegenden Mechanismen zu untersuchen. Wir adressieren, wie diese Informationen vom CX zum MB gelangen und darüber hinaus, wie visuelle Modalitäten in diesen Prozess integriert werden. Unsere Daten deuten darauf hin, dass klassische und operante Erinnerungen nicht additiv sind und sich gegenseitig ausschließen. Diese Trennung zwischen operanter und klassischer Konditionierung schließt zwar spätere Interferenzen oder Übertragungen zwischen den Gedächtnisspuren nicht aus, eröffnet aber einen neuen Weg zur Klärung der Frage, wie die gleichen Hinweise zu sich gegenseitig ausschließenden Verhaltensweisen führen können. Wenn dieses Projekt erfolgreich ist, wird es voraussichtlich die Art und Weise, wie generell über Gedächtnisbildung gedacht wird, erheblich beeinflussen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Israel
• Partnerorganisation: The Israel Science Foundation
• Kooperationspartner: Professor Moshe Parnas, Ph.D.