Neuronale Netzwerke des Erlernens von Sicherheit

• Antragstellerin: Dr. Nadine Gogolla, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 391081777

Ein wichtiges Ziel der Neurowissenschaften ist es, die Grundlagen des Lernens zu verstehen, und zu entschlüsseln, wie erfahrungs-abhängige Verhaltensänderungen durch die Rekrutierung unterschiedlicher neuronaler Netzwerke gesteuert werden. Die Forschung der letzten Jahrzehnte hat zu einem globalen Verständnis der Mechanismen geführt, die zu assoziativem Lernen, vor allem im Rahmen der Angstkonditionierung, beitragen. In den letzten Jahren haben technische Fortschritte es erlaubt, die Anatomie neuronaler Verschaltungen in sehr großem Detail zu erforschen. Auch ist es jetzt möglich, spezifische Schaltkreise im lebenden Tier zeitgenau zu aktivieren oder zu inhibieren. Diese technischen Errungenschaften haben zu einem detaillierteren Verständnis der Schaltkreise des Angstverhaltens beigetragen. Auf der anderen Seite wissen wir bis heute sehr wenig über die Schaltkreise, die Sicherheit vermitteln. Sicherheitslernen ist eine Form assoziativen Lernens von Zeichen der Sicherheit, das heißt der Abwesenheit von Gefahr. Eine bedeutende Gehirnstruktur des Sicherheitsnetzwerks scheint die Inselrinde zu sein. Mehrere Studien in Nagetieren haben gezeigt, dass Läsionen oder pharmakologische Inaktivierungen der Inselrinde das Erlernen von Sicherheitssignalen beeinträchtigen. Neben der Inselrinde, spielen auch der Mandelkern (lat. Amygdala) und der präfrontale Kortex eine wichtige Rolle in erlernter Sicherheit, wie elektrophysiologische Studien belegen. Während sich die Schaltkreise der Angst und der Sicherheit in diesen Gehirnstrukturen überschneiden, ist nicht verstanden, wie das Gehirn Sicherheit erlernt. Angstassoziationen bedürfen des Zusammentreffens von aversiven Erlebnissen mit ursprünglich neutralen Sinneseindrücken. Das Gegenteil gilt für Zeichen der Sicherheit: im Falle der erlernten Sicherheit wird eine ursprünglich neuraler Sinneseindruck mit dem Ausbleiben eines befürchteten, aversiven Erlebnisses assoziiert (negative Assoziation). Es ist sowohl aus klinischer als auch aus wissenschaftlicher Sicht von bedeutendem Interesse, wie negativen Assoziationen erlernt werden, und wie Gehirnregionen die Sicherheitsverhalten vermitteln, Einfluss auf die Schaltkreise nehmen, die Angstreaktionen auslösen, und diese inhibieren. In diesem Projekt wählen wir einen multidisziplinären Ansatz, der verschiedene hochmoderne Methoden der Neurowissenschaften vereint, um die oben erläuterte Fragestellung aus unterschiedlichen Perspektiven zu erforschen. Wir werden elektrophysiologische Techniken zur Erfassung von kortikalen Oszillationen und neuronalen Ensembles, Zwei-Photonenmikroskopie zur Erfassung von Aktivität in großen Nervenzellpopulationen, und optogenetische Methoden zur Manipulation von Schaltkreisen anwenden. Dies wird uns erlauben kausale Zusammenhänge zwischen Schaltkreismechanismen und der Expression von Angst- und Sicherheitsverhalten aufzuzeigen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Kooperationspartner: Dr. Cyril Herry, Ph.D.