Untersuchung der neurophysiologischen Steuerung des Schlafes bei Vögeln

• Antragstellerin: Janie Ondracek, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 580142783

In jahrzehntelanger Forschung wurde eine große Anzahl an Gehirnregionen identifiziert , die an der Steuerung und Regulierung des Schlafs beteiligt sind. Dabei wurden vor allem zwei Gehirnbereiche als wichtige Knotenpunkte der Wach-Schlaf-Regulierung bei Säugetieren erkannt und umfassend charakterisiert: der Locus coeruleus (LC) und der ventrolaterale präoptische Bereich (VLPO). Obwohl der LC seit langem mit dem aufsteigenden Erregungssystem in Verbindung gebracht wird, hat sich kürzlich gezeigt, dass seine Rolle beim Schlaf und beim Wachsein weitaus komplexer ist als ursprünglich angenommen. In ähnlicher Weise wurde der VLPO aufgrund der Aktivität seiner inhibitorischen Neuronenpopulationen als entscheidend wichtig für die Schlafregulation erkannt. Obwohl beide Bereiche für die Regulierung von Schlaf und Wachheit von enormer Bedeutung sind, ist über die Aktivität dieser Hirnareale bei Vögeln nahezu nichts bekannt. In diesem Projekt wollen wir die Aktivität des LC und VLPO bei Vögeln untersuchen, um festzustellen, ob diese Hirnareale am "Flip-Flop"-Modell der Verhaltenszustandsübergänge zwischen Wachheit und Schlaf beteiligt sind. In Ziel 1 werden wir die Anatomie und die elektrophysiologischen Eigenschaften von Neuronen im LC und VLPO von Vögeln mithilfe von Whole-Cell-Patch-Ableitungen in Hirnschnitten des Hühnergehirns charakterisieren. Eine Charakterisierung der neuronalen Reaktionen aus diesen Hirnarealen gibt es bei Vögeln bisher noch nicht; unsere Ergebnisse wären die erste Untersuchung der Zellphysiologie, der pharmakologischen Grundlagen und der Anatomie von Neuronen im LC und VLPO bei Vögeln. In Ziel 2 werden wir EEG-Elektroden verwenden, um den natürlichen Schlaf und den Wechsel zwischen Schlafzuständen bei jungen Hühnern aufzuzeichnen und zu charakterisieren. Anhand einer Kombination aus elektrophysiologischen- und Verhaltensdaten werden wir einen Algorithmus entwickeln, um den Wechsel zwischen Schlafzuständen bei Hühnern in Echtzeit zu verfolgen. In Ziel 3 werden wir die LC- und VLPO-Aktivität mit dem laufenden Schlaf-EEG in Verbindung bringen, indem wir eine Kombination aus in vivo Elektrophysiologie, neuronaler Aktivitätsmanipulation und reversibler Verabreichung von pharmakologischen Wirkstoffen an die LC und VLPO verwenden. Da über die neuronale Aktivität des LC und VLPO von Vögeln während des Schlafs nichts bekannt ist, werden die Ergebnisse dieser Experimente völlig neue Informationen liefern, die dazu beitragen werden, die Funktion des LC und VLPO von Vögeln zu identifizieren und Aufschluss über die Evolution des "Flip-Flop"-Wechsels bei Wirbeltieren zu geben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Harald Luksch