Beschreibung

• Visuelle Wahrnehmung und die ihr unterliegende Kopplung an somatosensorische neuronale Verarbeitungsprozesse sind wichtige Steuerungsgrößen für motorische Handlungen. Wahrnehmung und Motorik werden zudem durch emotionale Faktoren wie Motivation, Ärger, Furcht oder Aufmerksamkeit beeinflusst. Serotonin wurde als ein wichtiger Transmitter identifiziert, der emotionale Kontexte und Verhalten moduliert. Serotonin vermittelt seine Wirkung im Besonderen über G Protein gekoppelte Rezeptoren (GPCRs). Serotonerge Projektionsneurone modulieren neuronale Aktivität bereits auf den ersten Stufen kortikaler Informationsverarbeitung in primären sensorischen und motorischen Arealen. Kontextabhängige Wechselwirkungen in sensorischen Kortexarealen, als auch deren Einfluss auf motorische Ausgangssignale über weitreichende interareale Verbindungen sind bislang nur wenig verstanden. In diesem Antrag wollen wir den Einfluss serotonerger Modulation auf visuelle und somatosensorische Informationsverarbeitung untersuchen und verstehen, welche serotonergen Signalwege involviert sind. Wir werden untersuchen, wie sich kortikale Aktivitäten während serotonerger Modulation verändern und über diese Modulation wichtige Kenngrößen motorischen Verhaltens wie Antizipation, Adaptation und Lernen beeinflusst werden. Im Besonderen sind wir daran interessiert darzustellen, inwieweit Serotonin lokale intraareale Prozesse beeinflusst und wie dies zur Modulation interarealer Netzwerke beiträgt. Wir werden hierfür optogenetische Werkzeuge entwickeln, um die Serotoninausschüttung und serotonerge Signalwege im Mausmodell zu kontrollieren. Um weitreichende kortikale Aktivitäten in hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung messen zu können, verwenden wir Optical-Imaging mittels spannungsabhängiger Farbstoffe. Wir werden diese Technik anwenden, um Änderungen von Netzwerkaktivitäten während visueller Reizung oder bestimmter visuo-motorischen Aufgaben unter spezifischer Kontrolle serotonerger Signale zu analysieren. Die Wirkung sensorischer Netzwerkmodulation durch Serotonin auf das motorische Verhalten wird in Lernversuchen untersucht. Intra- und interareale Wechselwirkungen werden durch autoregressive Modelle und informationstheoretische Methoden quantifiziert. Die Ergebnisse sollen zu einem neuen Model für die serotonerge Modulation visueller sensorischer Gehirnprozesse und deren Einfluss auf die Koordination von Bewegung führen. Um diese aufwendigen Experimente durchzuführen, wollen wir unsere Expertisen in einem gemeinsamen Projekt integrieren. Wir werden optogenetische Werkzeuge entwickeln (Herlitze), kortikale Aktivitäten optisch und elektrophysiologisch in vivo ableiten (Jancke) und die gemessen Signale auf Netzwerkebene analysieren und modellieren (König).

Projektlaufzeit

• 01.08.2013 - 31.07.2016

Verbund/Partnerorganisation

• Ruhr-Universität Bochum