Functional properties of top-down projections from the anterior olfactory nucleus to the mouse olfactory bulb

Wallhorn, Lutz; Rothermel, Markus (Thesis advisor); Kampa, Björn Michael (Thesis advisor)

Aachen (2020)
Doktorarbeit

Dissertation, RWTH Aachen University, 2020

Kurzfassung

Das Gehirn führt umfangreiche Filterprozesse durch, um relevante sensorische Informationen aus einer komplexen Umgebung zu extrahieren. Modulationen der sensorischen Informationsverarbeitung werden hauptsächlich durch so genannte Top-down-Projektionen vermittelt, die sich in neuromodulatorische und kortikale Feedback-Projektionen unterteilen lassen. In dieser Arbeit soll die Rolle kortikaler Feedback-Projektionen bei der Geruchsverarbeitung beleuchtet werden. Der olfaktorische Bulbus (OB) erhält kortikale Feedback-Projektionen hauptsächlich vom piriformen Kortex (PC) und vomanterioren olfaktorischen Nukleus (AON), wobei der AON die größte Quellekortikalen Feedbacks ist. Der AON wird seit langem mit verschiedenen geruchsbezogenen Verhaltensweisen wie Geruchsdiskriminierung, episodischem Geruchsgedächtnis und sozialer Interaktion in Verbindung gebracht. Insbesondere die Top-Down-Aktivität des AON scheint hierbei von zentraler Bedeutung zu sein. In der vorliegenden Arbeit haben wir einen optogenetischen in vivo Ansatz verwendet, um AON-Feedback-Projektionen mit ChR2oder Arch/HR selektiv zu aktivieren bzw. zu hemmen. Während die optische Stimulation von AON-Feedback-Projektionen ausreicht, um die Feuerrateder Output-Neuronen des OB (Mitral und Tufted Zellen (MTC)) zu hemmen, hatte die optische Hemmung dieser Projektionen keine wesentlichen Auswirkungen auf die Feuerrate von MTCs. Darüber hinaus haben wir systematisch geruchsbedingte Aktivität im AON von wachen Mäusen analysiert. Wir konnten zeigen, dass sich geruchsreaktive Neurone im AON in gehemmte Neurone und aktivierte Neurone unterteilen lassen. Darüber hinaus konnten diese beiden Gruppen ebenfalls in verschiedene Untergruppen unterteilt werden, die spezifische physiologische Eigenschaften aufweisen. In geruchsbezogenen Verhaltensexperimenten bei gleichzeitiger optogenetischer Hemmung, konnten wir zeigen, dass diese optogenetische Hemmung von den Mäusen als geruchsäquivalent interpretiert werden kann. Des Weiteren beeinträchtigte die optogenetische Hemmung die Mäuse bei der Unterscheidung von zweiähnlichen Geruchsgemischen. Diese Ergebnisse unterstützen die Hypothese, dass der AON eine entscheidende Rolle bei der Modulation der Ausgangsaktivität des OB und des geruchsbezogenen Verhaltens spielt.

Einrichtungen

• Fachgruppe Biologie [160000]
• Lehrstuhl für Chemosensorik [163310]