Corticale Netzwerke in Primaten und der Ursprung mentaler Repräsentationen - von Transcriptomics zu Einzelneuronen und neuronalen Netzwerken

• Antragsteller: Dr. Andreas Neef; Professor Dr. Jochen Ferdinand Staiger; Professor Dr. Fred Wolf
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie ; Experimentelle und theoretische Netzwerk-Neurowissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 436260547

Primaten besitzen eine hochentwickelte Fähigkeit, persistente mentale Repräsentationen zu erzeugen, eine Funktion, die als Arbeitsgedächtnis bekannt ist. Studien an Makaken, die Aufgaben die Arbeitsgedächtnis erfordern lösen, konnten im dorsolateralen präfrontalen Kortex (LPFC) Neuronen mit persistenter Impulsaktivität nachweisen, die über Zeiträume von bis zu 15-20 Sekunden gespeicherte Gedächtnisinhalte repräsentieren. Frühere Studien sehen den Ursprung dieser Repräsentationen einer primatenspezifischen Expansion des Neokortex, insbesondere dem Auftreten eines granularen präfrontalen Kortex mit erweiterten Schichten 2/3 bei Primaten. In vergleichender Perspektive ist eine solche Expansion bei Altweltaffen, wie z. B. Makaken, deutlich, ist allerdings bei Neuweltaffen, wie z. B. Krallenaffen, weniger ausgeprägt ist. Wir verfolgen im gegenwärtigen Projekt die Hypothese auf, dass die zunehmende Komplexität der schichtspezifischen Mikroschaltkreise des LPFC, seiner Zelltypen, und ihrer molekularen Regulierung die Entstehung von mentalen Repräsentationen ermöglicht hat. Diese Transformation liegt vermutlich der zunehmenden Komplexität und Leistungsfähigkeit des Arbeitsgedächtnisses im Vergleich von Neuweltaffen zu Altweltaffen zugrunde. Unser Vorhaben bündelt daher die Arbeiten verschiedener Labors, um die folgenden Fragen zu klären: Welches sind die Merkmale von Neuronen und Schaltkreisen, die eine anhaltende Aktivität in neokortikalen Arealen des Arbeitsgedächnisses ermöglichen? Sind solche Merkmale im Gehirn von Altweltaffen im Vergleich zu ihren weniger entwickelten Vettern der neuen Welt besonders ausgeprägt?

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Kanada, USA
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professorin Dr. Amy F.T. Arnsten; Professor Dr. Stefan Everling; Professor Dr. Guillermo Gonzalez-Burgos; Dr. Wataru Inoue; Professor Dr. David A. Lewis; Professor Dr. Julio C. Martinez-Trujillo; Professor Dr. Steven McCarroll; Dr. Lyle Muller; Professor John D. Murray, Ph.D.; Dr. Shreejoy Tripathy; Professor Xiao-Jing Wang