SFB 1315/1: Mechanismen und Störungen der Gedächtniskonsolidierung: Von Synapsen zur Systemebene

Wie etabliert und transformiert das Gehirn Repräsentationen früherer Erfahrungen, und wie werden diese langfristig gespeichert? Die Entwicklung solcher Engramme bezeichnen wir als Gedächtniskonsolidierung. Bezüglich der beteiligten neuronalen Prozesse sowie der relevanten Hirnareale herrscht weitgehend Unklarheit, und theoretische Gerüste zur Beschreibung von Konsolidierungsmechanismen, welche sowohl für die Weiterentwicklung der Gedächtnisforschung als auch zur Behandlung von Gedächtnisstörungen von Wichtigkeit wären, sind nur unzureichend entwickelt. Das Fehlen einer solchen Theorie ist insbesondere auch darauf zurückzuführen, dass Gedächtnisinhalte dynamisch und räumlich verteilt sind, die meisten Forschungsansätze jedoch auf bestimmte Teilaspekte der Konsolidierung innerhalb einzelner Gehirnareale und/oder Spezies fokussiert sind. Um diese Einschränkungen zu überwinden, arbeiten in diesem Sonderforschungsbereich (SFB) 24 Arbeitsgruppen (größtenteils von der Humboldt-Universität und der Charité-Universitätsmedizin Berlin, strategisch ergänzt durch Gruppen aus Berlin, Magdeburg und Greifswald) gemeinsam am Thema Gedächtniskonsolidierung. Die Zusammensetzung des SFBs macht es uns hierbei möglich, verschiedene Hirnregionen zu betrachten sowie Prinzipien in verschiedenen Spezies (Fruchtfliegen, Zebrafinken, Nagern und Menschen) zu vergleichen und so übergreifende Theorien zur Konsolidierung zu entwickeln. Diese Vielfalt spiegelt sich auch in einem facettenreichen experimentellen Repertoire wider, das von EEG und fMRI/PET bis zu Elektrophysiologie und In-vivo-Bildgebung reicht. Spezialisierte Z-Projekte werden dies ergänzen und optogenetische Konstrukte, virale Transfektionsmethoden und Apparaturen für Verhaltenstests bereitstellen. Geleitet durch theoretische Ansätze adressiert der SFB unter anderem folgende Aspekte der Gedächtniskonsolidierung: i) Beitrag des Medialtemporärlappens zur Konsolidierung, ii) Informationsfluss zwischen Arealen und Beitrag verschiedener laminarer Projektionsziele, iii) Entstehung von Engrammen und deren verteilte Repräsentation, iv) Kausalkette von synaptischer zu systemischer Konsolidierung und v) Beitrag von Oszillationen und Schlaf zur Konsolidierung. Diese fundamentalen Aspekte werden sowohl in Tiermodellen als auch am Menschen untersucht. Um zu verstehen, welche Mechanismen sowohl im gesunden als auch im pathologisch veränderten Gehirn die Konsolidierung beeinflussen oder sogar positiv bedingen, werden wir die Gedächtniskonsolidierung spezifisch stören, zum Beispiel durch Gleichstromstimulation oder Läsionen. Unsere Ergebnisse werden Mechanismen der Gedächtniskonsolidierung beschreiben und Wechselwirkungen mit Gedächtnisstörungen und Alterungsprozessen aufzeigen. Langfristig soll im Rahmen dieses SFBs eine Theorie zur Gedächtniskonsolidierung formuliert werden, die Aspekte von der synaptischen bis hin zur systemischen Ebene einschließt.
Wie etabliert und transformiert das Gehirn Repräsentationen früherer Erfahrungen, und wie werden diese langfristig gespeichert? Die Entwicklung solcher Engramme bezeichnen wir als Gedächtniskonsolidierung. Bezüglich der beteiligten neuronalen Prozesse sowie der relevanten Hirnareale herrscht weitgehend Unklarheit, und theoretische Gerüste zur Beschreibung von Konsolidierungsmechanismen, welche sowohl für die Weiterentwicklung der Gedächtnisforschung als auch zur Behandlung von Gedächtnisstörungen von Wichtigkeit wären, sind nur unzureichend entwickelt. Das Fehlen einer solchen Theorie ist insbesondere auch darauf zurückzuführen, dass Gedächtnisinhalte dynamisch und räumlich verteilt sind, die meisten Forschungsansätze jedoch auf bestimmte Teilaspekte der Konsolidierung innerhalb einzelner Gehirnareale und/oder Spezies fokussiert sind. Um diese Einschränkungen zu überwinden, arbeiten in diesem Sonderforschungsbereich (SFB) 24 Arbeitsgruppen (größtenteils von der Humboldt-Universität und der Charité-Universitätsmedizin Berlin, strategisch ergänzt durch Gruppen aus Berlin, Magdeburg und Greifswald) gemeinsam am Thema Gedächtniskonsolidierung. Die Zusammensetzung des SFBs macht es uns hierbei möglich, verschiedene Hirnregionen zu betrachten sowie Prinzipien in verschiedenen Spezies (Fruchtfliegen, Zebrafinken, Nagern und Menschen) zu vergleichen und so übergreifende Theorien zur Konsolidierung zu entwickeln. Diese Vielfalt spiegelt sich auch in einem facettenreichen experimentellen Repertoire wider, das von EEG und fMRI/PET bis zu Elektrophysiologie und In-vivo-Bildgebung reicht. Spezialisierte Z-Projekte werden dies ergänzen und optogenetische Konstrukte, virale Transfektionsmethoden und Apparaturen für Verhaltenstests bereitstellen. Geleitet durch theoretische Ansätze adressiert der SFB unter anderem folgende Aspekte der Gedächtniskonsolidierung: i) Beitrag des Medialtemporärlappens zur Konsolidierung, ii) Informationsfluss zwischen Arealen und Beitrag verschiedener laminarer Projektionsziele, iii) Entstehung von Engrammen und deren verteilte Repräsentation, iv) Kausalkette von synaptischer zu systemischer Konsolidierung und v) Beitrag von Oszillationen und Schlaf zur Konsolidierung. Diese fundamentalen Aspekte werden sowohl in Tiermodellen als auch am Menschen untersucht. Um zu verstehen, welche Mechanismen sowohl im gesunden als auch im pathologisch veränderten Gehirn die Konsolidierung beeinflussen oder sogar positiv bedingen, werden wir die Gedächtniskonsolidierung spezifisch stören, zum Beispiel durch Gleichstromstimulation oder Läsionen. Unsere Ergebnisse werden Mechanismen der Gedächtniskonsolidierung beschreiben und Wechselwirkungen mit Gedächtnisstörungen und Alterungsprozessen aufzeigen. Langfristig soll im Rahmen dieses SFBs eine Theorie zur Gedächtniskonsolidierung formuliert werden, die Aspekte von der synaptischen bis hin zur systemischen Ebene einschließt.