SFB TRR 31 Das aktive Gehör, TP: Interaction of bottom-up and top-down processes in cortical processing of frequency-modulated signals

Es ist bekannt, dass die Varianz der stimulusbezogenen neuronalen Aktivität im auditorischen Kortex (wie auch und in anderen sensorischen Kortexen) zum Teil durch die physikalischen Eigenschaften der auditorischen Reize (Bottom-up-Prozesse) und nicht stimulusbezogene Faktoren wie Aufmerksamkeit, Erwartung, Lernen oder die Aufgabe, mit der die wahrnehmende Person beschäftigt ist, erklärt werden kann. Dieses Projekt zielt darauf ab, physiologische Korrelate von Bottom-up- und Top-down-Prozessen und deren Interaktion im auditorischen Kortex von mongolischen Wüstenrennmäusen während der Verarbeitung von frequenzmodulierten Geräuschen zu identifizieren, einer Reizklasse, die für Umweltgeräusche und Kommunikationsgeräusche bei Wüstenrennmäusen und Menschen (Sprache) von Bedeutung ist und für die die Relevanz der kortikalen Verarbeitung bereits nachgewiesen wurde. Das Projekt kombiniert mehrere Ansätze, darunter Verhaltensanalyse, elektrophysiologische Techniken und pharmakologische Manipulation, sowie experimentelle Paradigmen, die in den ersten beiden Förderperioden entwickelt wurden. Drei Hauptziele sind (1) die Durchführung der neu entwickelten Residual-CSD-Analyse, die eine Dissoziation der Rekrutierung von thalamokortikalen und intrakortikalen Schaltkreisen ermöglicht, während das Tier in einem Lernexperiment seine Zielunterscheidungsleistung entwickelt, (2) die Validierung der abgeleiteten Dissoziationen von Beiträgen thalamokortikaler und intrakortikaler Schaltkreise zu neuronalen Aktivitätsmustern über kortikale Laminae hinweg, und (3) die Untersuchung der modulatorischen Effekte des Neurotransmitters Dopamin, dessen Relevanz für das untersuchte Gelernte zuvor nachgewiesen wurde, auf die während des Lernens rekrutierten neuronalen kortikalen Schaltkreise.

SFB TRR 31 The Active Auditory System, TP: Interaction of bottom-up and top-down processes in cortical processing of frequency-modulated signals

It is well established that variance of stimulus-related neuronal activity in auditory cortex (as well as in other sensory cortices) can in part be explained by the physical characteristics of the auditory stimuli (bottom-up processes), and not-stimulus-related factors, like attention, expectation, learning, or task in which the perceiving subject is engaged. This project aims at identifying physiological correlates of bottom-up and top-down processes and their interaction in the auditory cortex of Mongolian gerbils during the processing of frequency-modulated sounds, a stimulus class that is of importance for environmental sounds, communication sounds in gerbils and humans (speech), and for which relevance of cortical processing has previously been demonstrated. The project combines several approaches, including behavioral analysis, electrophysiological techniques and pharmacological manipulation, as well as experimental paradigms that have been developed in the first two funding periods. Three major aims are (1) the accomplishment of the newly developed residual CSD analysis, that allows dissociation of the recruitments of thalamocortical and intracortical circuits, while the animal develops its target-discrimination performance in a learning experiment, (2) the validation of the inferred dissociations of thalamocortical and intracortical circuit contributions to neuronal activity patterns across cortical laminae, and (3) the investigation of the modulatory effects of the neurotransmitter dopamine, the relevance of which for the investigated learned has previously been demonstrated, on the neuronal cortical circuits recruited during learning.