CRC 654, Project A18: Sleep-dependent reorganization of neocortical microcircuit

Schlaf fördert die Konsolidierung neu erworbenen Wissens und trainierter Fertigkeiten. Einer vorherrschenden Hypothese zufolge, beruht die schlafabhängige Konsolidierung von Gedächtnisinhalten auf der Reaktivierung neuronaler Gedächtnisrepräsentationen während des Schlafes. Ziel des vorgeschlagenen Projekts ist es zu untersuchen, wie die Reaktivierung von Neuronen im Schlaf diejenigen neuronalen Schaltkreise beeinflusst, die der Gedächtnisbildung zugrunde liegen. Um dies zu erreichen, werden wir in vivo Zwei-Photonen-Kalzium-Imaging an Mäusen durchführen, während diese Mäuse eine Go/NoGo-Aufgabe, welche motorischer und präfrontaler Kortexbereiche involviert, erlernen. Das Zwei-Photonen-Imaging ermöglicht es uns in Kombination mit einem genetisch kodierten Kalzium-Indikator zudem, die Aktivität von Neuronen über mehrere Tage zu erfassen. So können wir die Auswirkungen von Lernen und Schlaf auf das Aktivitätsmuster von Neuronenpopulationen über mehrere Sitzungen hinweg untersuchen. Auf Verhaltensebene werden wir überprüfen, ob neuronale Reaktivierungen während des Schlafes die Gedächtnisleistung der Tiere in der folgenden Sitzung verbessert. Auf der Ebene neuronaler Schaltkreise werden wir untersuchen, ob die Reaktivierungen von Neuronen im Schlaf zu Veränderungen dieser Neurone hinischtlich ihres Aktivitätsmusters, ihrer funktionellen Konnektivität und ihrer Morphologie führen. Mit diesen Studien und der detaillierten Untersuchung der im Schlaf reaktivierten neuronalen Schaltkreise wollen wir die Beziehung zwischen neuronalen Reaktivierungen und der schlafabhängiger Gedächtniskonsolidierung in mechanistischer Weise beschreiben.