SFB 1315 ”Mechanisms and disturbances in memory consolidation: From synapses to systems”; B06: Connectivity dynamics related to memory consolidation in cortical layers and subcortical networks

Unser Projekt untersucht, wie sich das funktionelle Zusammenspiel von an der Gedächtnisbildung beteiligten Hirnstrukturen während der Konsolidierung verändert und zu welchem Zeitpunkt Hirnplastizität im Zusammenhang mit Gedächtnisengrammen beobachtbar ist. Hierzu verwenden wir einen neuen 7T Connectome Scanner, der eine Abbildung funktioneller und struktureller Veränderungen mit bisher unerreichter Auflösung beim Menschen ermöglicht. Dies wird uns erlauben den Übergang von hippokampal-zentrierter zu kortiko-kortikaler funktioneller Konnektivität während der Gedächtniskonsolidierung mit schichtspezifischer Auflösung im Kortex abzubilden. Hirnplastische Veränderungen in sensorischen Arealen, die mit Gedächtnisengrammen zusammenhängen, können ebenfalls in schichtspezifischer Auflösung mittels Diffusionsbildgebung abgebildet werden. Durch die bisher unerreichte Auflösung unserer Bildgebungsverfahren hoffen wir einen Brückenschlag zwischen Tier- und Menschenforschung in der Gedächtniskonsolidierung zu ermöglichen. Weiterhin werden wir untersuchen ob Salienz und semantische Kongruenz von Gedächtnisepisoden, die maßgeblichen Modulatoren des Erfolges von Gedächtniskonsolidierung darstellen, die Stärke und zeitliche Dynamik funktioneller und struktureller Veränderungen während der Gedächtniskonsolidierung beeinflussen.

The proposed project aims at understanding how systems level hippocampally-related functional connectivity as well as cortico-cortical microstructure changes indicative of memory engrams develop during memory consolidation. We will use a novel and unique 7T connectome MRI for humans to achieve the highest to-date possible resolution for functional and diffusion magnetic resonance imaging (MRI). This will allow imaging of the emergence of cortico-cortical connectivity and engram-related plasticity in a layer-specific manner in early and late stages of memory consolidation, thereby narrowing the gap between an animal-led and human-led understanding of memory consolidation. As neuromodulatory inputs related to more or less salient memory events are one of the most prominent drivers of the long-term stability of memories we will additionally investigate how a stronger involvement of neuromodulatory and ‘saliency-processing structures’ affects memory consolidation. Moreover, we will assess whether semantic congruency affects the time course of dynamics in the memory consolidation network or memory engram formation.