Ein neuronaler Schaltkreis für zustandsabhängige Entscheidungsfindung

• Antragsteller: Mert Erginkaya, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 567925412

Tiere müssen flexibel mit einer dynamischen und komplexen Umwelt interagieren, um zu überleben. Dies erfordert die Integration externer sensorischer Reize mit sich ständig ändernden inneren Bedürfnissen, um stets optimale Entscheidungen zu treffen. Einige grundlegende, offene Frage ist wie das Gehirn externe sensorische Reize mit dem inneren Zustand – ob das Tier aktiv oder in Ruhe, hungrig oder gesättigt, ängstlich oder entspannt ist – integriert. In diesem Projekt werde ich untersuchen, wie der Lokomotionszustand (Fliegen oder Sitzen) die Entscheidungsfindung in der Fruchtfliege Drosophila beeinflusst, indem ich mich auf die Wahl zwischen zwei entgegengesetzten Verhaltensweisen konzentriere: Landen oder Abheben als Reaktion auf einen visuellen Reiz. Um dies zu untersuchen, werde ich eine detaillierte Analyse der Konnektivität im Gehirn, elektrophysiologische Aktivitätsmessungen und Verhaltensexperimente kombinieren, um drei Hauptziele zu erreichen: Erstens werde ich die visuo-motorischen Schaltkreise identifizieren, die Informationen über den Lokomotionszustand in Entscheidungsprozesse integrieren. Dazu werde ich die neuronalen Signalwege analysieren, die visuelle, sensorische Schaltkreise im Gehirn mit motorischen Schaltkreisen im ventralen Nervensystem (dem Äquivalent des Rückenmarks bei Fliegen) verbinden, und die Konnektivität der wichtigsten Neuronen rekonstruieren, die an am Lande und Abhebeverhalten beteiligt sind. Dieser Ansatz wird ein genaues Bild der neuronalen Schaltkreise und Motive liefern, welches zeigt, wie zustandsabhängige sensorische Verarbeitung eine flexible Aktionsauswahl ermöglicht. Zweitens werde ich untersuchen, wie der Lokomotionszustand Verhaltensentscheidungen beeinflusst. Dazu werde ich testen, ob neuromodulatorische Signale – insbesondere Octopamin – die Wahrscheinlichkeit verändern, dass eine Fliege sich für eine Landung oder einen Abflug entscheidet, wenn sie mit einem herannahenden Reiz konfrontiert wird. Durch Manipulation octopaminerger Neurone und die Quantifizierung der Verhaltensreaktionen werde ich bestimmen, wie der innere Zustand diese Entscheidung beeinflusst. Drittens werde ich charakterisieren, wie der Lokomotionszustand die sensomotorische Verarbeitung beeinflusst. Mithilfe elektrophysiologischer Messungen an Neuronen, die entweder das Landen oder das Abheben kontrollieren, werde ich untersuchen, wie zustandsabhängige Neuromodulation die neuronale Aktivität in absteigenden motorischen Schaltkreisen verändert. Dies wird aufzeigen, wie der Lokomotionszustand die neuronalen Berechnungen beeinflusst, die der Aktionsauswahl zugrunde liegen. Durch die Untersuchung dieser Mechanismen auf der Ebene einzelner Neuronen wird mein Projekt neue Erkenntnisse darüber liefern, wie Gehirne Verhalten in Abhängigkeit vom inneren Zustand anpassen – ein fundamentaler Prozess, der für alle Tiere, einschließlich des Menschen, hochgradig relevant ist und damit zu einem besseren Verständnis des Gehirns beitragen.

• DFG-Verfahren: WBP Stelle