A06

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Project

Gedächtniskonsolidierung durch Inhibition im Gesangssystem des Zebrafinken

Während der Entwicklung ermöglichen plastische Synapsen einem neuronalen Schaltkreis Erinnerungen zu formen, aber wie diese formbaren synaptischen Verbindungen eine dauerhafte Repräsentation über längere Zeitskalen erlauben, ist noch immer ein Diskussionsthema. Während die Gedächtniskonsolidierung höchstwahrscheinlich vielfältig ist, sammeln sich experimentelle Hinweise für eine Rolle der Inhibition innerhalb dieses Prozesses an. Dieses Projekt stellt eine theoriegesteuerte Hypothese dafür zur Verfügung, wie Feedforward-Hemmung bei der Stabilisierung von Erinnerungen helfen kann. Wir schlagen ein Netzwerkmodell vor, das von einem präzise zeitgesteuerten Zusammenspiel zwischen Anregung und Hemmung abhängt: Gezielte Inhibition in parallelen Feedforward-Schaltkreisen kann exzitatorische Plastizität einschränken und die synaptische Repräsentation „einfrieren“, sobald ein erstes Gedächtnisengramm gebildet wurde. Um die Hypothese auszutesten, nimmt dieses Projekt einen interdisziplinären Standpunkt ein und kombiniert mathematische Herangehensweisen mit dem experimentellen System der Gedächtniskonsolidierung im Singvogel. Während eines selbstgesteuerten Lernprozesses lernen Zebrafinken, den Gesang eines „Tutors“ zu imitieren. Dies erlaubt ein kontrolliertes Verhaltenstrainingsexperiment in Verbindung mit elektrophysiologischer Aufzeichnung der zellulären Aktivität. Kürzlich wurden alle benötigten neuronalen „Mitspieler“ für den hypothetischen engrammschützenden Mechanismus in einem prämotorischen Areal des Singvogels identifiziert. Ein hemmungsabhängiger Schutzmechanismus von erworbenen Erinnerungen in Verbindung mit einem tatsächlichen Lernprozess wurde beobachtet. Innerhalb dieses Projekts werden wir daher ein konzeptuelles mathematisches Modell entwickeln, welches auf der Feedforward-Hemmung basiert und direkt in einem natürlich vorkommenden Lernkontext mit freibeweglichen Tieren getestet werden kann. Der vom Zebrafink produzierte Gesang gibt uns einen direkten Einblick, welcher Teil des Verhaltens bereits konsolidiert wurde und welcher Teil noch gelernt werden muss. Im Fall der möglichen Allgemeingültigkeit des Feedforward-Hemmungsmechanismus werden wir die Identifikation eines Prinzips anstreben, welches sich über den Singvogel hinaus erstreckt und Licht auf die Konsolidierung bei anderen Arten, inklusive der Insekten und Säugetiere innerhalb dieses SFBs, wirft.

Bild Dr Susanne Seltmann

Team

Principal Investigators

Participating Institutions