Entwicklung neuronaler Schaltkreise: Wie sich afferente und efferente Axone während der Entwicklung in den Rhinphorenganglien von Berghia stephanieae treffen

• Antragstellerin: Dr. Simone Rey
• Fachliche Zuordnung: Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere ; Entwicklungsbiologie ; Entwicklungsneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 572387213

Verhalten ist in den Schaltkreisen des Nervensystems kodiert. Eine wichtige Frage der Neurowissenschaften ist, ob das Dekodieren dieser Schaltkreise Verhalten erklären kann. Lange Zeit fehlte eine Methode, die eine vollständige Karte aller neuronalen Schaltkreise mit synaptischer Auflösung generieren kann. Fortschritte in volumetrischer Elektronenmikroskopie machen solche Aufnahmen jetzt möglich, zumindest von kleinen Tieren. Je kleiner das Volumen eines Nervensystems, desto mehr einzelne Datensätze, sogenannte Konnektome, kann man generieren. Inzwischen ist der Arbeitsaufwand mehrere Konnektome im Laufe der Entwicklung eines winzigen Tieres zu generieren machbar. Die Entwicklung eines Schaltkreises zeitlich aufzulösen, liefert nicht nur Ergebnisse zur Entwicklung selbst, sondern ist auch ein vielversprechender Ansatz die Muster der entstehenden neuronalen Schaltkreise zu erkennen und Rückschlüsse auf die Verrechnung neuronaler Signale in diesen Schaltkreisen zu ziehen, die Verhaltensentscheidungen zu Grunde liegen. In dem hier vorgeschlagenen Projekt will ich der Frage nachgehen, wie neuronale Schaltkreise, die periphere sensorische und zentrale modulatorische Signale verrechnen, entstehen. Ich halte die Rhinophorenganglien der Seeschnecke Berghia stephanieae für ein ideales Modell die Entwicklung solcher Schaltkreise zu verfolgen. Erstens ist die Nervensystementwicklung in Mollusken und Vertebraten vergleichbar. Zweitens sind Berghia Jungtiere winzig klein. Drittens sind die Rhinophoren ein wichtiges sensorisches Organ, ähnlich den Augen in Säugetieren. Wenn das Berghia Jungtier schlüpft, sind die Rhinophoren noch nicht entwickelt. Dementsprechend sind die Rhinophoren und ihre assoziierten Ganglien leicht für Experimente im Rahmen ihrer gesamten Entwicklung zugänglich. Ich habe bereits ein Protokoll für die Probenvorbereitung von Berghia Jungtieren etabliert. Mein erstes Ziel ist es zwei volumetrische elektronenmikroskopische Datensätze zu generieren, die je ein frühes Stadium der Berghia Jungtierentwicklung repräsentieren. Dazu werde ich die Tiere hochdruckgefrieren und gefriersubstituieren. In Ziel 2 werde ich die neuronalen Schaltkreise der zwei Jungtier Rhinophorenkonnektome mithilfe von künstlicher Intelligenz kartieren. Abschließend werde ich in Ziel 3 die zwei Jungtier Rhinophorenkonnektome quantitative beschreiben und miteinander sowie mit einem existierenden ausgewachsenen Rhinophorenganglion vergleichen. Letztendlich werde ich Rückschlüsse auf Entwicklungsprozesse neuronaler Schaltkreise ziehen können. Dabei werde ich besonderes Augenmerk auf die Entwicklung der Schaltkreise legen, die sensorische Signale aus der Peripherie und potenzielle modulatorische Signale aus den zentralen Ganglien verrechnen.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Jeff W. Lichtman, Ph.D.