A05

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Zielspezifische synaptische und Netzwerk-Mechanismen der Gedächtniskonsolidierung

Gedächtniskonsolidierung beinhaltet die Interaktion einer großen Anzahl von Zelltypen, welche in weit verteilte kortikale Regionen projizieren. Jedoch ist die Art der Information, welche zwischen diesen verschiedenen Gehirnbereichen übertragen wird, ebenso wie die Veränderung und Stabilisierung dieses Codes wenig verstanden. Ein wichtiger Ansatz zur Lösung des Problems besteht darin, die Aktivität verschiedener Zelltypen aufzuzeichnen, welche in verschiedene kortikale Regionen projizieren, die an der Gedächtniskonsolidierung während und im Anschluss an den Lernprozess beteiligt sind. Dieser Ansatz war bisher dadurch begrenzt, dass nur wenige molekulare Marker für die kortikalen, exzitatorischen Neuronensubtypen existieren und optische Werkzeuge in ihrer Anwendung auf die äußeren Schichten limitiert sind. Wir schlagen hiermit vor, dieses Problem mit der verbesserten Zwei-Photonen in vivo Bildgebung anzugehen und die Aktivität der anatomisch markierten, exzitatorisch in den Layer 5 projizierenden Neuronen im primären somatosensorischen Kortex der Vorderpfote während der Konsolidierung im Rahmen einer Temperaturwahrnehmungsaufgabe zu testen. Unsere Aufgabe benötigt das Erlernen einfacher Bewegungen (lecken), das Erkennen eines sensorischen Hinweises (akustisch) und die Assoziation verschiedener sensorischer Reize (thermisch) mit Belohnungen. Wir stellen die Hypothese auf, dass sensorische, motorische oder belohnungsbezogene Erinnerungen auf L5 exzitatorischen Neuronen, welche in verschiedene Regionen projizieren, abgebildet werden. Um die Aktivität dieser exzitatorisch projizierenden Neurone in verschiedenen Zeitskalen aufzuzeichnen und sowohl synaptische als auch Netzwerkmechanismen zu erfassen, werden wir mehrere Methoden verwenden, unter anderem: gezielte elektrophysiologische Aufzeichnungen, einzelzelluläres, funktionales Kalziumimaging, und die Expression genetisch codierter Aktivitätsreporter. Gemeinsam wollen wir die zelltypspezifischen Mechanismen der neuronalen Reorganisation im kortikalen Layer 5 während der Gedächtniskonsolidierung aufdecken.

Bild Thermalbild einer Maus mit Vorderpfote, die auf einem Peltier-Element ruht (Neuron 106(5)830-841. 2020). Quelle, Ricardo Paricio-Montesinos.

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