Somatosensorische virtuelle Realit?t für die Gehirnforschung

Die Schnurrhaare der M?use sind hochempfindliche Detektoren für taktile Information. Nager k?nnen ihre Umgebung kartieren, Gegenst?nde orten und Oberfl?chentexturen unterscheiden, und zwar mit ihren Schnurrhaaren viel besser als mit ihrem Sehsinn. Das Schnurrhaarsystem ist auch ideal, um die kortikale Verarbeitung sensorischer Information zu untersuchen aufgrund der 1:1-Beziehung einzelner Schnurrhaare mit den kortikalen ?Barrels“. Um dieses System jedoch zu verstehen, ist es kritisch zu berücksichtigen, dass sich kortikale Aktivit?t zwischen an?sthetisiertem und wachem Zustand deutlich unterscheidet und dass diese Aktivit?t zus?tzlich durch die Interaktion des Tieres mit seiner Umgebung moduliert wird. Die bislang erfolgreichste Strategie für Ableitungen mit Einzelzellaufl?sung im Wachzustand beruht auf kopffixierten Nagern. Deshalb hat die experimentelle Stimulation mit virtueller Realit?t, in der eine Maus trotz Kopffixierung mit ihrer Umgebung interagiert, in letzter Zeit viel Aufmerksamkeit erzeugt. Bislang wird allerdings haupts?chlich die visuelle Modalit?t stimuliert. Wir schlagen die Entwicklung einer virtuellen Realit?t vor, welche auf taktiler Wahrnehmung beruht, um die M?glichkeit zu schaffen, die Informationsverarbeitung im ?Barrel“ Kortex wacher, navigierender und Entscheidungsverhalten zeigender M?use mit hoher Aufl?sung zu untersuchen. Dafür wird eine Maus kopffixiert auf einem luftgelagerten Styroporball in einer virtuellen Tunnelumgebung beweglich aktiv sein. Direktes somatosensorisches Feedback auf die Schnurrhaare simuliert die Tunnelw?nde. Ein computerbasiertes Feedbacksystem übertr?gt jede Fortbewegung der Maus über Piezoaktoren in eine analoge Bewegung der virtuellen Tunnelw?nde, welche die Schnurrhaare berühren und für die Maus eine Illusion der Fortbewegung erzeugen. Mittels der Ergebnisse von direkten intrazellul?ren Ableitungen und optischem Imaging soll für den ?Barrel“ Kortex ein Modell der neuronalen Kodierung der Repr?sentation einer sensorischen Umgebung entwickelt werden. Dieses experimentelle System wird die Erforschung kortikaler Dynamik w?hrend natürlichem und erfahrungs-getriebenem Verhalten auf neuer Detailebene erm?glichen.