SPP 1665: Schaltkreis-Mechanismen der Phasenpr?zession: Experiment und Theorie

Die neuronale Aktivit?t von Orts-und Gitterzellen in der hippokampalen Formation zeigt eine systematische Beziehung zum Theta-Rhythmus des EEGs: Wenn das jeweilige Ortsfeld durchquert wird, verschiebt sich der Zeitpunkt der Aktionspotenziale gegenüber dem Theta-Rhythmus, d.h. die Aktionspotenziale ?pr?zessieren“. Diese sogenannte Phasenpr?zession ist eines der am meisten untersuchten Ph?nomene in den systemischen Neurowissenschaften. Phasenpr?zession k?nnte eine Rolle dabei spielen, die Zeitskalen synaptischer Plastizit?t (mit Lernregeln, die im Bereich von Millisekunden operieren) und des Lernens auf der Verhaltensebene (mit Lernregeln, die im Sekundenbereich operieren) aufeinander anzupassen. Die bisherigen Arbeiten zum Thema resultierten in umfangreichen Beschreibungen der Zeitstruktur neuronaler Aktivit?t im hippokampalen System und in zahlreichen Modellen der Phasenpr?zession. Nichtsdestoweniger besteht nach wie vor kein Konsens wie Phasenpr?zession entsteht. Neurone der Schicht 3 des entorhinalen Kortex weisen sehr ausgepr?gte Phasenpr?zession auf; wir werden daher unser Projekt auf dieses Hornareal fokussieren. Frühere Arbeiten zur Phasenpr?zession zeigen, dass sich zwar leicht Modelle generieren lassen, aber der Ausschluss von Modellen scheitert an vier miteinander verwobenen Problemen: (1) Modelle haben zu viele freie Parameter, (2) die meisten Arbeiten formulieren keine pr?zisen Mikroschaltkreis-Hypothesen, (3) als Konsequenz machen diese Modelle nur schwache Voraussagen, und (4) spielen dementsprechend keine Rolle für die experimentelle Untersuchung der Phasenpr?zession. Unser Forschungskonsortium hat einzigartige und komplement?re experimentelle und theoretische Expertise, um diese Probleme zu bew?ltigen: (i) Wir werden die entorhinalen Mikroschaltkreise mit hochaufl?senden Verfahren in noch nie dagewesener Genauigkeit darstellen. (ii) Anhand dieser Ergebnisse wird ein stark pr?diktives Mikroschaltkreis-Modell der Phasenpr?zession generiert. (iii) Dieses Modell wird mit modernsten elektrophysiologischen und neurogenetischen Verfahren getestet. Derartige Manipulationen werden uns auch erlauben, die Verhaltensrelevanz der Phasenpr?zession zu testen.