Kontextabhängige Modulation von Gedächtnissystemen

• Antragstellerin: Dr. Lisa Scheunemann
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 495407463

Eine der wichtigsten Funktionen des Gehirns besteht darin, relevante Informationen zu erkennen und nur diese im Langzeitgedächtnis zu speichern. Der Fokus meines Forschungsprojekts liegt in der Aufdeckung von inhibitorischen Mechanismen, die eine generelle Konsolidierung von Gedächtnissen unterdrücken (Gedächtnissuppression) und nur für bestimmte Erfahrungen erlauben. Eine Fehlfunktion dieses weitestgehend unerforschten Filterungsprozesses kann schwere Folgen für die kognitiven Leistungen des Gehirns haben und auch zu psychologischen Störungen führen. Ich möchte erforschen wie insbesondere der physiologische Kontext (z.B. Ernährung oder Stress), aber auch verschiedene Verhaltenszustände, die Bewertung von Informationen beeinflussen und somit auch die selektive Konsolidierung von Gedächtnissen regulieren könnte. Meine Studien sollen zeigen, inwieweit Neuromodulation durch Serotonin und neuroendokrine Signale ein Zusammenspiel zwischen physiologischem Zustand und Gedächtnissystemen herstellen. Die detaillierten Mechanismen der Gedächtnissuppression zu verstehen ist aufgrund der hohen Komplexität neuronaler Netzwerke schwierig. Das weniger redundante Gehirn von Drosophila melanogaster gepaart mit hochspezifischen genetischen Tools, sowie vielfältigen etablierten Verhaltensassays und in vivo Imaging Methoden, bietet ein ideales System um neuronale Suppression zu untersuchen. In meiner bisherigen Arbeit konnte ich einen Mechanismus der Gedächtnissuppression innerhalb eines serotonergen Schaltkreises identifizieren (im Detail: serotonergic projection neurons, SPNs). Durch Aktivität des Enzyms Phosphodiesterase in den SPNs verhindert dieser „Checkpoint“ als Default die Konsolidierung von Gedächtnissen. Interessanterweise findet sich dieser Mechanismus nicht in klassischen Gedächtnisstrukturen (Pilzkörper), sondern innerhalb eines neuroendokrinen Netzwerks. Sowohl andere Studien als auch meine Vorarbeiten zeigen, dass das SPN mehrere Neuropeptide exprimiert und an der Ausführung von Verhaltensprozessen wie Nahrungsaufnahme, Schlaf und Reproduktion beteiligt ist. Meine Hypothese ist daher, dass Serotonin und der neuroendokrine Schaltkreis des SPN homologe Funktionen zum Hypothalamus ausführen. Dadurch sind sie potentiell in der Lage, den physiologischen Zustand und andere Verhaltensparameter zu detektieren und in gedächtnisrelevante Plastizität zu integrieren. Eine detaillierte Beschreibung der zellulären und molekularen Mechanismen, wie Gedächtnissuppression durch konservierte Serotonin- und Phosphodiesterasen-Signalwege reguliert wird, könnte daher generische Prinzipien aufdecken, inwiefern physiologische und gedächtnis-relevante Plastizität zusammenspielen. Diese Ergebnisse können einen wichtigen Beitrag leisten, physiologische und molekulare Risikofaktoren zu identifizieren, welche einerseits zu einer krankhaften Gedächtnisbildung wie zum Beispiel Suchtverhalten oder Angstzuständen beitragen, und andererseits kognitiven Störungen unterliegen.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen
• Großgeräte: 2-Photonen Mikroskop
• Gerätegruppe: 5090 Spezialmikroskope