Multimodale Integration in einzelnen Nervenzellen auf subzellulärer Ebene

• Antragsteller: Dr. Stefan Weigel
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 269673298

Die Wahrnehmung und vor allem die Verknüpfung verschiedener sensorischer Informationen miteinander sind essentiell für das Überleben von Tieren, da Objekte besser und schneller wahrgenommen werden und sich die Reaktionsfähigkeit erhöht. Diese Integration multimodaler Informationen findet bei Wirbeltieren unter anderem im Mittelhirn statt. Bei Vögeln ist das Mittelhirndach (optisches Tektum; bei Säugetieren: Superior colliculus) die Struktur, in der alle räumlichen Sinne zu einer multimodalen Raumkarte zusammengefasst werden. Verschiedene Neurone im Tektum reagieren sowohl auf visuelle als auch auf akustische Reize; die subzelluläre Verarbeitung ist dabei jedoch ungeklärt. In dem beantragten Projekt wird auf subzellulärer Ebene untersucht werden, wie multimodale Informationen in Shepherds crook Zellen verrechnet werden. Viele Daten weisen auf eine zentrale Rolle dieser Zellen bei multimodaler Verarbeitung hin. Ihre besondere Anatomie lässt auf die separate (räumlich & zeitlich) Verarbeitung verschiedener sensorischer Informationen an unterschiedlichen dendritischen Bereichen schließen. In Hirnschnittpräparaten des Haushuhns kann mit hybrid voltage sensor imaging die Aktivität von Shepherds crook Zellen mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung (<1ms) dargestellt werden. Ziel ist es, die Verrechnung Informationen von elektrisch stimulierten visuellen und auditorischen Afferenzen auf subzellulärer Ebene zu verstehen. Es werden vor allem drei Aspekte überprüft: 1) Axopetaler Informationsfluss für jede sensorische Modalität separat, 2) die Rolle von synchroner Stimulation bei multimodaler Integration (Koinzidenzdetektion) sowie 3) den Einfluss des somatischen Potentials auf die Verarbeitung (gating) visueller Informationen. Die physiologischen Ergebnisse werden in einem leitfähigkeitsbasiertem Modell der Shepherds crook Zellen validiert. Das vorgeschlagene Projekt wird das Verständnis von Signalintegration und dendritischer Verrechnung weiterbringen sowie unser Wissen über multimodale Integration erweitern.

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