Identifizierte präfrontale Neurone und Gedächtnisaufgaben

Der präfrontale Cortex erlaubt und generiert komplexe kognitive Berechnungen und Verhalten. Dies beinhaltet das Speichern undAbrufen vonInformationen im Arbeitsgedächtnis, das Treffen von Entscheidungen, das Abspeichern von abstrakten Repräsentationen und Regeln und das Lösen von Problemen und Aufgaben. Der präfrontale Cortex enthält eine Vielzahl von verschiedenen Typen von Neuronen, die durch synaptische Verbindungen interagieren, um kognitives Verhalten zu ermöglichen. In diesem Projekt wollen wir die Aktivitätsmuster von identifizierten Neuronen im präfrontalen Cortex bestimmen während Ratten eine kognitive Aufgabe erledigen. Dabei lernen die Ratten verschiedene Arten von Stimuli mit einer bestimmten Entscheidung zu verbinden. Die Ratten erhalten einen Saft mit Schokolade oder Kirschgeschmack. Nach einer kurzen Pause, in der die Art des Stimulus im Arbeitsgedächtnis gehalten werden muss, sollen die Ratten nach links oder rechts laufen, je nachdem welchen Stimulus sie erhalten haben. Bei einer richtigen Entscheidung erhalten sie eine Belohnung. Während des Lösens dieser Aufgabe werden wir die Aktivität von Nervenzellen messen. Mittels einer neuen, von uns entwickelten Methode, können wir im Anschluss die Identität der gemessenen Nervenzelle mittels histologischer Analyse bestimmen. Wir werden die Position der Zellkörper, Axone und Dendriten dreidimensional rekonstruieren, wir werden die molekularen Expressionsmuster der abgeleiteten Nervenzellen mittels Immunfloureszenzmikroskopie bestimmen, und synaptisch-verbundene Nevenzellen mittels Elektronenmikroskopie ermitteln. Außerdem werden wir rhythmische Netzwerkaktivitäten und Oszillationen im präfrontalen Cortex während des Lösens dieser Aufgabe messen und bestimmen wie unterschiedliche Nervenzellen zu diesen Hirnwellen beitragen. Mittels der Experimente, die wir in diesem Projekt durchführen werden, soll die Hypothese getestet werden, dass verschiedene Typen von Neuronen im präfrontalen Cortex unterschiedlich zu den neuronalen Aktivitäten beitragen, die das Lösen von kognitiven Aufgaben erlauben. Außerdem werden die gemessenen Aktivitätsmuster und synaptischen Kreisläufe Einsicht in die Mechanismen erlauben, wie kognitive Berechnungen im präfrotnalen Cortex durchgeführt werden.

In diesem Projekt konnten wir zeigen, wie neuronale Netzwerke im präfrontalen Cortex zum Arbeitsgedächtnis beitragen. Der präfrontale Cortex erlaubt und generiert komplexe kognitive Berechnungen und Verhalten. Dies beinhaltet das Speichern und Abrufen von Informationen im Arbeitsgedächtnis, das Treffen von Entscheidungen, das Abspeichern von abstrakten Repräsentationen und Regeln und das Lösen von Problemen und Aufgaben. Der präfrontale Cortex enthält eine Vielzahl von verschiedenen Typen von Neuronen, die durch synaptische Verbindungen interagieren, um kognitives Verhalten zu ermöglichen. In diesem Projekt haben wir die Aktivitätsmuster von identifizierten Neuronen im präfrontalen Cortex während einer kognitiver Aufgabe bestimmt. Dabei mussten verschiedene Arten von sensorischen Stimuli mit einer bestimmten Entscheidung verbunden werden. Allerdings durfte die Entscheidung erst nach einer bestimmten zeitlichen Verzögerung angezeigt werden, und die Information dazu musste im Arbeitsgedächtnis abgespeichert werden. Während des Lösens dieser Aufgabe haben wir die Aktivität von Nervenzellen im präfrontalen Cortex gemessen. Mittels einer neuen, von uns entwickelten Methode, konnten wir im Anschluss die Identität der gemessenen Nervenzelle mittels histologischer Analyse bestimmen. Wir konnten die Position der Zellkörper, Axone und Dendriten dreidimensional rekonstruieren, die molekularen Expressionsmuster der abgeleiteten Nervenzellen mittels Immunfluoreszenzmikroskopie bestimmen, und synaptisch-verbundene Nervenzellen mittels Elektronenmikroskopie ermitteln. Außerdem haben wir rhythmische Netzwerkaktivitäten und Oszillationen im präfrontalen Cortex während des Lösens dieser Aufgabe gemessen und bestimmten wie unterschiedliche Nervenzellen zu diesen Hirnwellen beitragen. Mittels der Experimente die wir in diesem Projekt durchführen haben, konnten wir die Hypothese erfolgreich testen, dass verschiedene Typen von Neuronen im präfrontalen Cortex unterschiedlich zu den neuronalen Aktivitäten beitragen, die das Lösen von kognitiven Aufgaben erlauben. Wir konnten zeigen, dass Neurone mit unterschiedlichen synaptischen Netzwerkverbindungen sich zu zeitlichen Ensembles verbanden. Diese Aktivitätsmuster wurden zerstört, wenn die gleiche Aufgabe ohne kognitiven Inhalt und rein zufällig durchgeführt wurde.