Einzigartiges Motorisches Arrestverhalten des Gesamten Körpers - Das Neuronale Netzwerk von Chx10 Neuronen im Pedunculopontinen Nucleus

• Antragsteller: Dr. Stephan Dietrich
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 536953619

Die Fortbewegung ist eine essenzielle und konservierte Bewegungsform, die es Menschen und Tieren ermöglicht, mit ihrer Umgebung zu interagieren. Obwohl die Fortbewegung scheinbar mühelos von statten geht, handelt es sich dabei um ein komplexes motorisches Verhalten, das die Koordinierung mehrerer supraspinaler und spinaler neuronaler Netzwerke erfordert, die zahlreiche Muskeln der Axial und Gliedmaßen Muskulatur aktivieren. Auf diese Weise können sich Organismen durch ihre Umwelt bewegen und an sie anpassen. Solche kontextabhängigen und episodischen Bewegungsabläufe erfordern eine Unterbrechung oder einen Stillstand, um die Bewegung auf das angestrebte Ziel auszurichten. Die konkreten neuronalen Netzwerke für motorische Verhaltensweisen, die bei auffälligen Umweltveränderungen und unabhängig von Angst- und Abwehrkontexten aktiviert werden, sind jedoch nur unzureichend bekannt. Kürzlich haben Goni-Erro H. et al., 2023 gezeigt, dass die optogenetische Aktivierung von glutamatergen Neuronen im rostralen Pedunculopontinen Nucleus (PPN), die Chx10 exprimieren, einen einzigartigen motorischen Ganzkörperstillstand hervorruft, der sich von angstinduzierten Bewegungsmustern unterscheidet. Die zugrundeliegenden neuronalen Netzwerke, Mechanismen und physiologisch relevanten Umweltreize für das beschriebene motorische Arrestverhalten sind jedoch unbekannt. Das beschriebene Forschungsprogramm verfolgt das Ziel, die grundlegende neuronale Netzwerkarchitektur und Mechanismen des durch Chx10-PPN-Neuronen vermittelten globalen Bewegungsstillstands zu untersuchen. Diese Erkenntnisse sind von hoher wissenschaftlicher Relevanz für die Aufklärung, wie das Nervensystem die kontextabhängige und präzise Ausführung von motorischen Bewegungen orchestriert. Chx10-PPN-Neurone stellen aufgrund ihrer Lokalisation zwischen prozessierenden supraspinalen und exekutierenden spinalen Netzwerken sowie ihrer genetischen Zugänglichkeit den idealen Ausgangspunkt für das beschriebene Projekt dar. Im ersten Teil des Projektes werden die Input-Neurone und deren funktionelle Relevanz an dem spezifischen globalen Ganzkörperstillstand mithilfe von neuroanatomischen und optogenetischen Methoden eruiert. Darauf aufbauend wird dieses Wissen genutzt, um die sensorischen Stimuli zu ermitteln, die ein solches Arrestverhalten hervorrufen. Im zweiten Abschnitt des Forschungsvorhabens werden die neuronalen Downstream Strukturen im kaudalen Hirnstamm und deren funktionelle Signifikanz während des Chx10-PPN induzierten Bewegungsstillstand ermittelt. Hierzu werden anterograde Tracing-Methoden sowie chemogenetische Manipulationen während der optogenetischen Aktivierung von Chx10-PPN Neuronen verwendet. Zusammenfassend wird die vorgeschlagene Studie wesentliche Einblicke in die neuronalen Mechanismen kontextabhängiger motorischer Verhaltensweisen liefern und unser Verständnis darüber, wie das Nervensystem komplexe motorische Handlungen orchestriert, verbessern.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Dänemark
• Gastgeber: Professor Dr. Ole Kiehn