Die Rolle der Ein- und Ausgänge des Gyrus Dentatus für die Bildung von Gedächtnisspuren und der Kontrolle von Verhalten

• Antragstellerin: Professorin Dr. Marlene Bartos
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle und theoretische Netzwerk-Neurowissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 561281570

Wie räumliche und kontextuelle Information im Gehirn verarbeitet wird, um einzelnen Organismen die Möglichkeit zu geben, sich an ihre verändernde Umgebung anzupassen, wurde weitgehend im Hippocampus untersucht, insbesondere in dessen Ausgangsareal CA1, das die prozessierte Information zur Langzeitspeicherung an nachgeschaltete neokortikale Bereiche sendet. Es wurden jedoch nur geringe Fortschritte bei der Frage erzielt, wie neue Informationen aus der Außenwelt im Gyrus Dentatus (DG), dem Eingangstor des Hippocampus, in Gedächtnisspuren umgewandelt werden und welche Rolle diese Informationen in der Feinabstimmung der Populationsaktivität in den nachgeschalteten hippokampalen Regionen als auch dem Verhalten spielen. Hier wollen wir diese grundlegende Frage mit Hilfe unserer kürzlich etablierten hochauflösende 2-Photonen (2P)-Kalzium-vermittelten bildgebenden Technik zur Aufzeichnung und Manipulation neuronaler DG-Aktivität in kopffixierten Mäusen adressieren, die gedächtnisgesteuertes Verhalten in virtuellen Realitäten ausführen. Erstens möchten wir die Aktivitätsmuster der drei wichtigsten afferenten synaptischen Eingänge zum DG, dem lateralen und dem medialen entorhinalen Kortex (LEC bzw. MEC) visualisieren, die jeweils Informationen über das „Was“ und „Wo“ der räumlichen Umgebung liefern, sowie des Hilus, der exzitatorische Mooszellen (MCs) beinhaltet, die Informationen über das „Neue“ der Umgebung dem DG anbieten. Zweitens möchten wir das Verhältnis in der Aktivität der Eingänge in den DG mit der Aktivität der Körnerzellen (GCs) bestimmen, die letztendlich die Informationen der Umgebung auf die nachgeschalteten hippokampalen Bereiche übertragen. Drittens werden wir mit Hilfe der holographischen Manipulation die Aktivität jener GC-Ensemble beeinflussen, die eine bestimmte Umgebung kodieren, um die Hypothese zu testen, dass das Ausgangssignal des DGs für die Erinnerung an erlernte Umgebungssituationen wichtig ist. Indem wir die Beziehung zwischen den afferenten synaptischen Eingängen (‘Ins‘) und den Aktivitätsausgängen der GC-Population (‘Outs‘) untersuchen, werden wir sowohl zu einem besseren Verständnis der Entstehung neuer Gedächtnisspuren im DG beitragen als auch deren Relevanz in der Kontrolle von Verhalten und somit die Funktion eines der am wenigsten verstandenen Bereiche des Hippocampus, von dem angenommen wird eine Schlüsselrolle in mehreren mnemonischen Funktionen einzunehmen, beleuchten.

• DFG-Verfahren: Reinhart Koselleck-Projekte