Geruchsinduziertes Furchtverhalten bei Nager - Identifizierung und Charakterisierung der neuronalen Grundlagen

Menschen und Tiere haben angeborene Verhaltensweisen entwickelt, die das Überleben in potentiell gefährlichen Situationen unterstützen sollen. Ein gutes Beispiel hierfür ist das Verteidigungsverhalten, das Labornager zeigen, wenn sie gegenüber Karnivorengeruch exponiert sind.

Wir haben vor kurzem entdeckt, dass 2-Phenylethylamin (PEA), eine Komponente des Karnivorneurins, angeboren von Labornagern erkannt wird und Defensivverhalten auslöst. Im Gegensatz zu den bereuts beschriebenen Karnivorengerüchen (z.B. Trimethylthiazolin, Propylthietan) ist PEA nicht spezifisch für eine bestimmte Karnivoren-Spezies, sondern wird im Urin von allen bislang untersuchten Karnivoren gefunden. Wir zeigten, dass PEA ein sehr affiner und spezifischer Aktivator des Geruchsrezeptor TAAR4 (trace-amine associated receptor, subtype 4) ist. Die neuronalen Grundlagen des durch PEA induzierten Furchtverhaltens sind jedoch bislang unbekannt.

Im vorliegenden Projekt wollen wir die dem PEA-induzierten Furchtverhalten zugrunde liegenden neuronalen Grundlagen identifizieren und charakterisieren. Wir benützen in vivo Imaging-Methoden, sowie neuroanatomische und verhaltenspharmakologische Methoden, sowie Kombinationen dieser Methoden. Wir planen nicht nur PEA und natürliche Karnivorengerüche zu untersuchen, sondern auch Gerüche mit anderer Emotionaler Relevanz (Sozialverhalten, Nahrungssuche), und Gerüche, die als Furchtstimulus gelernt sind. Dadurch erhoffen wir uns auch generellere Informationen über die Verarbeitung von angeboren und gelernten emotional bedeutsamen Gerüchen.

Das Projekt ist in drei Teilprojekte aufgegliedert:
Imaging (Dr. Jürgen Goldschmidt), Neuroanatomie (Dr. Wolfgang D'Hanis), Verhaltenspharmakologie (Dr. Markus Fendt).

Odor-induced fear behavior in rodents: Identification and characterization of the underlying neural circuitry

Humans and animals developed innate behaviors supporting the survival in potentially dangerous situations. A good example is the defensive behavior in rodents induced by the exposure to carnivore odor.

We recently discovered 2-phenylethylamine (PEA) a component of carnivore urine which is innately recognized by rodents and induces defensive behavior
(Ferrero et al., 2011)
. In contrast to other already described carnivore odors (e.g. trimethylthiazoline, propylthietane), PEA is not specific for only a few carnivore species but was found in the urine of all investigated carnivores so far. We further demonstrated that PEA is a very affine and specific activator of the olfactory receptor TAAR4 (trace-amine associated receptor, subtype 4). However, the neural pathway underlying PEA-induced fear behavior is unknown yet.

In the proposed projects, we want to identify and characterize the neural circuitry underlying PEA- and carnivore odor-induced fear behavior. Therefore, we plan to use methods from in vivo imaging, neuroanatomy, and behavioral pharmacology fields, as well as combinations of such methods. In addition to PEA and natural carnivore odors (urine samples), we also want to use odors with other emotional relevance (e.g. for social or foraging behavior) and odors which are learned as conditioned fear stimulus. Thus we expect also more general information about the processing of innate and learned emotionally relevant odors in rodents.