Schlaf, Gesangslernen, und die Basalganglienschleife

• Antragstellerin: Janie Ondracek, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 574831965

Während des Gesangslerns durchläuft ein Jungvogel einen motorischen Lernprozess, bei dem er von akustisch einfachen, sehr variablen „Subsongs“ zu komplexen und stereotypen Gesängen erwachsener Tiere übergeht. An diesem Lernprozess sind miteinander verbundene Hirnareale der Basalganglienschleife beteiligt, die den ‚Anterior Forebrain Pathway (AFP)‘ bilden. Obwohl die einzelnen Areale dieses Netzwerkes während des Gesangs bereit umfassend charakterisiert wurden, ist bislang wenig über die neuronale Dynamik im gesamten intakten Netzwerk oder über verschiedene Verhaltenszustände hinweg bekannt. In diesem Projekt werden wir auf unseren bisherigen Vorarbeiten aufbauen und werden chronisch Neuropixels 2.0 Elektroden in die Gehirne ausgewachsener und subadulter männlicher Zebrafinken implantieren, um simultan Nervenzellen in verschiedenen Hirnarealen über verschiedene Verhaltenszustände hinweg aufzunehmen. Ziel 1 fokussiert sich auf Hirnareale, die das AFP bilden. Erstmals werden die Rolle des thalamischen Inputs in das AFP-Netzwerk charakterisieren können und untersuchen, wie sich die neuronale Dynamik in diesem Netzwerk zwischen verschiedenen Verhaltenszuständen – wie Schlaf und Anästhesie, sowie zwischen Singen und nicht Singen im Wachzustand - verändert. Ein zentraler Punkt ist hierbei, ob die großflächige Populationsaktivität, die wir in unserer früheren Arbeit beobachtet haben, durch thalamischen Input erzeugt wird oder ob intrinsisch im Pallium-Netzwerk entsteht. Ziel 2 widmet sich der Rolle des AFP in Verbindung mit einem prämotorischen Hirnareal, das für das Gesangslernen entscheidend ist. Durch Aufzeichnungen aus diesen Hirnarealen wollen wir herausfinden, wie Input aus dem AFP die schlafassoziierte Burst-Aktivität im prämotorischen Hirnareal beeinflusst und wie diese Aktivität mit den laufenden neuronalen Oszillationen verbunden ist. Der AFP-Signalweg ist einer der am intensivsten untersuchten Bereiche des Gehirns von Singvögeln, und dennoch bestehen noch erhebliche Wissenslücken in Bezug auf 1) die Rolle des thalamischen Inputs in den AFP und 2) die Frage, wie die fortlaufende Netzwerkaktivität als Funktion von Verhaltenszuständen entsteht. Durch dieses Projekt werden wir viele Erkenntnisse über die neuronale Funktionsweise des Gehirns von Singvögeln gewinnen, indem wir Aufzeichnungen von großen Populationen von Neuronen in mehreren Gehirnbereichen und Verhaltenszuständen machen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen