Physiological mechanisms underlying neural computations in the olfactory bulb

• Applicant: Professor Dr. Rainer Friedrich
• Subject Area: Cognitive, Systems and Behavioural Neurobiology
• Term: from 2006 to 2009
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 14494825

Das erste Riechzentrum im Gehirn, der Bulbus olfactorius (BÖ), verarbeitet räumliche Muster der duft-induzierten Eingangssignale und ist zu einem Modellsystem für multidisziplinäre Studien zu neuronalen Netzwerken geworden. Neuere Resultate vom Zebrafisch beschreiben wichtige Rechenvorgänge im BÖ, aber über die zugrunde liegenden neurophysiologischen Mechanismen ist nur wenig bekannt. In dem hier beschriebenen Projekt werden wir zwei zentrale Themen behandeln. Zuerst werden wir untersuchen, wie Inhibition durch lokale Interneurone die Aktivitätsmuster des Ausgangssignals des BÖ formt. Diese Experimente umfassen die detaillierte Charakterisierung von inhibitorischen Wechselwirkungen durch 2-Photon-Calciumimaging sowie durch elektrophysiologische und pharmakologische Methoden in transgenen Zebrafischen, die zellspezifisch fluoreszierende Markerproteine exprimieren. Außerdem werden wir duft-induzierte, räumlich-zeitliche Aktivitätsmuster von tausenden einzelner Neurone im intakten BÖ mit zeitaufgelöstem 2-Photonen-Calciumimaging aufnehmen. Danach wird die Ultrastruktur des Gewebes mit Hilfe einer neuen elektronenmikroskopischen Technik dreidimensional rekonstruiert. Diese Experimente werden es uns ermöglichen, sowohl Aktivitäts- als auch Connectivitätsmuster in großen Volumina des BÖ zu messen. Die Resultate werden mit schon bekannten Daten in ein Rechenmodell eingebracht, um Prinzipien der BO-Funktion mit mathematischen Techniken zu extrahieren. Dieses Projekt wird grundlegende Einblicke in die Funktion neuronaler Netzwerke im BÖ erbringen. Solche Informationen sind nicht nur notwendig, um die Informationsverarbeitung im Riechsystem zu verstehen, sondern werden auch allgemeine Bedeutung für die Aufklärung von Gehirn funktionen haben.

• DFG Programme: Research Units
• Subproject of: FOR 643: Information Processing in the Olfactory System