Olfaktorische und räumliche Kodierung entlang der proximodistalen Achse der hippocampalen Region CA1 während zielgerichteter Navigation

• Antragsteller: Professor Dr. Tobias Ackels; Dr. Oliver Barnstedt
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 563909633

Der Hippocampus spielt eine entscheidende Rolle bei der räumlichen Navigation und der Gedächtnisbildung, wobei die CA1-Subregion als zentrale Schaltstelle für die Verarbeitung verschiedener sensorischer Eingaben dient. Aktuelle Studien deuten auf eine funktionale Differenzierung entlang der proximodistalen Achse von CA1 hin: Proximale Regionen sind stärker auf präzise räumliche Kodierung spezialisiert, während distale Regionen kontextuelle und nicht-räumliche Informationen, wie olfaktorische Signale, verarbeiten. Die dynamischen Rollen dieser Regionen bei der Kodierung von olfaktorischen und räumlichen Informationen während aktiver Navigation sind jedoch bislang wenig verstanden. Dieses Projekt zielt darauf ab, zu untersuchen, wie proximale und distale CA1-Neuronen unterschiedlich zu olfaktorischer und räumlicher Kodierung während zielgerichteter Navigation beitragen, sowie den Einfluss spezifischer Projektionen des entorhinalen Cortex (EC) zu entschlüsseln. Mit fortschrittlichen Aufnahmetechniken wie der chronischen zweifarbigen Kalzium-Bildgebung werden wir gleichzeitig die Aktivität von proximalen und distalen CA1-Neuronen in sich frei bewegenden Mäusen messen, während diese verschiedene Navigationsaufgaben ausführen. Die Mäuse werden zwei Aufgaben bewältigen: eine, die von olfaktorischen Hinweisen geleitet wird, und eine andere, die sich ausschließlich auf räumliche Hinweise stützt. Diese Aufgaben sind darauf ausgelegt, unterschiedliche Navigationsstrategien zu untersuchen und einen direkten Vergleich der neuronalen Aktivität über Subregionen von CA1 und verschiedene Navigationsaufgaben hinweg zu ermöglichen. Durch die Analyse von Verhaltensparametern wie der Zeit bis zum Ziel, der Nähe zur Belohnung und der Fehlerraten werden wir die neuronale Aktivität mit der Aufgabenausführung verknüpfen und aufzeigen, wie sensorischer Input in Echtzeit verarbeitet werden. Um die Rolle der medialen und lateralen entorhinalen Cortex-Projektionen (MEC und LEC) bei dieser Differenzierung zu klären, werden wir optogenetische Hemmung einsetzen, um diesen Input während der Navigationsaufgaben selektiv zu unterdrücken. Dadurch können wir bestimmen, wie MEC und LEC die Aktivität in der proximalen und distalen CA1-Region beeinflussen und wie ihre Projektionen zur Kodierung von räumlichen versus olfaktorischen Informationen entlang der proximodistalen Achse von CA1 beitragen. Mit der Untersuchung dieser differenziellen Informationsverarbeitung wollen wir aufdecken, wie Neurone im Hippocampus eine kohärente Repräsentation schaffen, die es Tieren ermöglicht, sich in komplexen Umgebungen zu orientieren. Zusammengefasst wird diese Arbeit unser Verständnis der Spezialisierung des Hippocampus, der Rolle kortikaler Eingaben bei sensorisch gesteuerten Verhaltensweisen und der neuronalen Mechanismen zielgerichteter Navigation wesentlich erweitern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: Miniature Microscope for in vivo imaging
• Gerätegruppe: 5040 Spezielle Mikroskope (außer 500-503)