Gedächtnisspuren zur Entwicklung kognitionsfördernder Interventionen nutzen

Manipulation der synaptischen Plastizität

Ressourcenmobilisierung

Die synaptische Plastizität verändert die Feuerrate der Neuronen, was wiederum die Darstellung der Ereignisse, die wir um uns herum erleben, bestimmt. Eine Gedächtnisspur, auch Engramm genannt, ist die zelluläre Darstellung dieser Erinnerungen. Wenn wir die synaptische Plastizität in einer Weise manipulieren können, die spezifisch für eine Erinnerung ist (z.B. eine bestimmte Melodie), könnten wir dem Gehirn helfen, das Lernen zu verbessern und der beeinträchtigten Mobilisierung von kognitiven Ressourcen entgegenzuwirken.

In einer kürzlich durchgeführten Studie haben wir einen Weg gefunden, dies zu erreichen. Wir nutzten leichte Erhöhungen der Gehirntemperatur durch gezielte Lichteinwirkung, um den Feuermodus von Neuronen zu verändern. Bei der Anwendung auf den auditorischen Kortex zeigten die Mäuse eine auffallend schnellere Lerngeschwindigkeit. Im Rahmen dieses Projekts werden wir verschiedene Möglichkeiten zur Modellierung und Manipulation der neuronalen Feuermodi während des Lernens bei verschiedenen Tierarten untersuchen. Auf dieser Grundlage stellen wir die allgemeinere Arbeitshypothese auf, dass physikalische Eingriffe (z.B. tFUS, mittleres Infrarotlicht, magnetische Stimulation von Signalwegen mit Kügelchen), die auf die neuronale Plastizität durch direkte und cholinerge Mechanismen abzielen, die kognitive Funktion und die Lernleistung fördern können. Bei unserer Untersuchung der zugrundeliegenden Mechanismen der Ultraschallstimulation im Gehirn wollen wir i) mechanosensitive Kanäle und Zelltypen identifizieren, die durch verschiedene Regime der Ultraschallstimulation aktiviert werden, und ii) Reagenzien für die Aktivierung spezifischer Kanäle/Zelltypen durch unterschwellige Ultraschallstimulation entwickeln. In einem Ansatz werden wir die magnetische Stimulation spezifischer synaptischer Signalwege nutzen, um dies zu erreichen (unter Verwendung magnetischer Kügelchen, die mit Antikörpern/Lektinen markiert sind, die an spezifische Kanäle, Rezeptoren und ECM-Moleküle binden).