Labor für neokortikale Schaltkreise

Forschung

Der Neokortex ist der größte und leistungsfähigste Bereich des Säugetiergehirns. Diese Region hat sich im Laufe der Evolution am stärksten ausgedehnt und differenziert, vermittelt viele der Fähigkeiten, die den Menschen von seinen nächsten Verwandten unterscheiden, und spielt auch bei vielen psychiatrischen Störungen eine zentrale Rolle. Alle höheren kognitiven Funktionen des Neokortex werden dadurch ermöglicht, dass zwei unterschiedliche Informationsströme zusammengeführt werden: ein „Bottom-up“-Stream, der Signale aus der Umgebung übermittelt, und ein „Top-down“-Stream, der intern erzeugte Informationen weiterleitet, die unsere früheren Erfahrungen und aktuellen Ziele kodieren.
Während sich jahrzehntelange Arbeiten mit der Verarbeitung sensorischer Bottom-up-Informationen befasst haben, steckt unser Verständnis der intern erzeugten Informationen noch in den Kinderschuhen.

Unsere Arbeit zielt darauf ab, diese Lücke zu schließen, indem wir die Mechanismen und Folgen der Top-down-Informationsverarbeitung im auditorischen Kortex aufklären. Mit einer Kombination aus modernsten Ansätzen (einschließlich 2-Photonen- und 1-Photonen-Bildgebung, Elektrophysiologie, Optogenetik, virales Tracing und computergestützte Analysen) und Verhaltensparadigmen gehen wir den folgenden Fragen nach:

1) Welche hirnweiten Afferenzen übermitteln welche Art von Top-down-Informationen an den Neokortex?

2) Wie werden diese Top-Down-Signale von lokalen inhibitorischen Interneuronen umgesetzt, um die Schaltkreisfunktion flexibel anzupassen?

3) Welche Aspekte der Informationsverarbeitung unterliegen der Top-down-Modulation?

4) Wie optimiert die Top-down-Information die Gehirnfunktion für komplexe, naturalistische Verhaltensweisen?

5) Wie tragen Störungen der Top-down-Prozesse zu Hirnleistungsstörungen bei?