Implementierungen kontextabhängiger Vorhersagen im frühen olfaktorischen System

• Antragsteller: Professor Dr. Wolfgang Kelsch
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle und theoretische Netzwerk-Neurowissenschaften ; Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 572462528

Die olfaktorische Wahrnehmung wird nicht nur bottom-up durch sensorische Reize geprägt, sondern auch durch top-down Modulation aus kortikalen Bereichen, wodurch frühe sensorische Regionen Kontext- und Vorhersageinformationen integrieren können. Dieses Projekt soll untersuchen, wie zwei miteinander verbundene olfaktorische Kortexareale zur kontextabhängigen Vorhersagecodierung im Riechkolben beitragen. Vorläufige Daten unter Verwendung eines neuartigen Markov-Ketten-basierten Konditionierungsparadigmas und weitere Experimente zeigen deutliche Top-down-Signaturen aus den beiden Kortexbereichen, die die Aktivität des Riechkolbens während erlernter Geruchsequenzen modulieren. In der hier beantragten Förderung werden wir eine strenge Definition von Kontext nutzen, bei der kontextuelle Reize selbst keine assoziative Stärke erwerben, sondern die Beziehungen zwischen Reiz und Ergebnis modulieren, was eine präzise Analyse kontextspezifischer Lernmechanismen ermöglicht. Wir wollen untersuchen, wie kortikobulbäre Projektionen kontextuelle, prädiktive und Fehlersignale übertragen, die die Kodierung im Riechkolben beeinflussen. Wir werden simultane Ableitungen von Einzelzellpopulationen in mehreren Hirnarealen, Fiberphotometrie und optogenetische Manipulationen an sich verhaltenden Mäusen kombinieren, um die Netzwerkmechanismen zu verstehen, die dem kontextabhängigen Lernen zugrunde liegen. Darüber hinaus werden wir den Lernprozess mithilfe biologisch fundierter Algorithmen des Belohnungslernens modellieren. Das Projekt wird von der vorgeschlagenen Mercator-Fellow profitieren, mit der wir an neuen Methoden zur Erkennung von Zellverbänden und zur Analyse der interregionalen Koordination arbeiten werden. Diese Arbeit wird mechanistische Einblicke in die Entstehung kontextueller Modulation in der frühen sensorischen Verarbeitung und in die Umsetzung flexibler, prädiktiver neuronaler Repräsentationen der Umwelt liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen