UniversitΣt Tⁿbingen - Lehrstuhl Tierphysiologie

Arbeitsgruppe Sensomotorische Integration

Forschungsziele - Mitglieder - Methoden - Projekte - Publikationen

Forschungsziel

Die Arbeitsgruppe untersucht die neuronalen Grundlagen sensomotorischer Integration. Unter sensomotorischer Integration verstehen wir Mechanismen der Anpassung von Reiz-Reaktionsbeziehungen an sich Σndernde Σu▀ere und innere Gegebenheiten. Zum VerstΣndnis variabler Reiz-Reaktionsbeziehungen wurden die Konzepte "Motivation" und "Arousal" entwickelt. Ein vertieftes VerstΣndnis dieser Konzepte ist das Ziel unserer Arbeiten. Wir verwenden vor allem die Modulationen der Schreckreaktion als Modell fⁿr verschiedene grundlegende Modulationen des Verhaltens. Dazu geh÷rt zum einen die Modulation von Verhalten durch Emotionen, die wir anhand der Erh÷hung der Schreckreaktion durch konditionierte bzw. unkonditionierte Furcht und der AbschwΣchung der Schreckreaktion durch konditionierte Freude untersuchen, zum anderen kann Verhalten durch gleichzeitig ablaufende Verarbeitung anderer - zum Beispiel kurz davor auftretender - Reize abgeschwΣcht werden, was wir mit dem Modell der PrΣpulsinhibition der Schreckreaktion untersuchen.

Mitarbeiter/innen

• PD Dr. Michael Koch
• Dr. Markus Fendt (Postdoc, seit 1997)
• Annette Klarner geb. Schanbacher (Doktorandin, seit 1996)
• Cornelia Schauz (Doktorandin, seit 1996)
• Annette Schmid (Doktorandin, seit 1996)

Im Labor etablierte Methoden

• Etablierte Verhaltensmodelle : Messung der akustischen Schreckreaktion und deren Modulationen (Habituation, Furchtpotenzierung, Sensitivierung, PrΣpulsinhibition, konditionierte Freude, latente Inhibition).
• Verhaltenspharmakologische Methoden Chemische LΣsionen, intracerebrale Mikroinjektionen von Pharmaka, systemische Injektionen von Pharmaka in Verbindung mit verschiedenen Verhaltenstests.
• Anatomische Methoden : Anterogrades und retrogrades Tracing, auch kombiniert mit immunohistochemischen Nachweis von Transmittersubstanzen und ZellaktivitΣtsmarker (c-fos).
• Elektrophysiologische Methoden ExtrazellulΣre Ableitungen an narkotisierten Ratten, kombiniert mit iontophoretischer Applikation von Pharmaka und/oder elektrischen bzw. chemischen Stimulationen.

Projekte

I. Verhaltenspharmakologische Untersuchungen zur Modulation der Schreckreaktion

(Postdoc-Projekt M. Fendt

Mit Hilfe anatomischer, elektrophysiologischer und verhaltenspharmakologischer Methoden sollen die Gehirngebiete, die an der Furchtexpression im Modell der furchtpotenzierten Schreckreaktion beteiligt sind, und deren Transmitter charakterisiert werden. In unserer bisherigen Versuchen konnten wir zeigen, da▀ neben der Amygdala auch das zentrale H÷hlengrau bei der Furchtexpression eine wichtige Rolle spielt und da▀ mehrere Neuropeptide sowie klassische Transmitter an der Mediation der Furchtexpression beteiligt sind.

Publikationen

• Fendt M. , Koch M. , Schnitzler H.-U. (1994)
  Amygdaloid noradrenaline is involved in the sensitization of the acoustic startle response in rats. Pharmacol. Biochem. Behav. 48:307-314.
• Fendt M. , Koch M , Schnitzler H.-U. (1994)
  Brain Res. 661: 163-173.
• Fendt M. , Koch M. , Schnitzler H.-U. (1994)
  Sensorimotor gating deficits after lesions of the superior colliculus. NeuroReport 5:1725-1728.
• Fendt M. , Koch M. , Kungel M. Schnitzler H.-U. (1995)
  . NeuroReport 6:2081-2084.
• Fendt M. , Koch M. , Schnitzler H.-U. (1996)
  Lesions of the central gray block conditioned fear as measured with the potentiated startle paradigm. Behav. Brain Res. 74:127-134.
• Fendt M. , Koch M. , Schnitzler H.-U. (1996)
  Somatostatin in the pontine reticular formation modulates fear-potentiation of the acoustic startle response: An anatomical, electrophysiological and behavioral study. J. Neurosci. 16: 3097-3103.
• Fendt M. , Koch M. , Schnitzler H.-U. .
  Corticotropin-releasing factor in the caudal pontine reticluar nucleus is involved in the expression of fear-potentiated startle. Eur. J. Neurosci. (1997) 9:299-305.
• Fendt M. , Koch M. , Schnitzler H.-U. .
  NMDA receptors in the pontine brainstem are necessary for fear-potentiation of the startle response. Eur.J.Pharmacol. (1996) 318:1-6.

II. AbschwΣchung der Schreckreaktion durch konditionierte Freude

(Diplom-/Doktorarbeit A. Schmid )

Nach der Theorie einer biphasischen motivationalen Organisation der Emotionen werden defensive Verhaltensweisen abgeschwΣcht, wenn sie in einem angenehmen Zustand ausgel÷st werden (Konorski, 1967). Ein Beispiel dafⁿr ist die AbschwΣchung der defensiven Schreckreaktion in einem angenehmen bzw. hedonischen Emotionszustand. Wir konnten dies im Paradigma des pleasure-attenuated startle (PAS) bei Ratten zeigen. Im Verhaltensmodell des PAS wird Hedonie nicht als instrumentelle Antworterh÷hung gemessen, sondern als Verminderung der einfachen Schreckreaktion. Dadurch eignet sich dieses Paradigma gut zur Untersuchung von Belohnungsmechanismen, da belohnende Effekte von Behandlungen unabhΣngig von deren m÷glichen motorisch stimulierenden Effekten untersucht werden k÷nnen. Unsere Versuche zu den neuronalen Grundlagen des PAS haben bisher gezeigt, da▀ der Nucleus accumbens an der Vermittlung dieses Effektes beteiligt ist.

Publikationen

• Schmid A. , Koch M. , Schnitzler H-U
  Neurobiol. Learning Memory, 64:1-3.
• Koch M. , Schmid A. , Schnitzler H-U
  Pleasure-attenuation of startle is disrupted by lesions of the nucleus accumbens. Neuroreport, 7:1442-1446.

III. Interaktion von Dopamin und Glutamat im Nucleus accumbens von Ratten bei der PrΣpulsinhibition der Ratte

(Doktorarbeit A.Klarner geb. Schanbacher)

Die PrΣpulsinhibition der Schreckreaktion ist ein gutes Verhaltensmodell zur Untersuchung der Reaktionsunterdrⁿckung. Schizophrene Menschen zeigen Defizite in der PrΣpulsinhibition, was deren allgemeine BeeintrΣchtigung der Reaktionsunterdrⁿckung widerspiegelt. Experimentell hervorgerufene PrΣpulsinhibitions-Defizite bei der Ratte dienen als Tiermodell fⁿr bestimmte St÷rungen der Informationsverarbeitung von Schizophrenen. Der Nucleus accumbens (Teil der Basalganglien) spielt eine zentrale Rolle bei diesen Defiziten: man geht davon aus, da▀ bei schizophrenen Menschen die Wechselwirkung der Transmitter Dopamin und Glutamat in den Basalganglien gest÷rt ist. Bei der Dissertation stehen die neurochemischen Grundlagen der Verhaltenskontrolle durch den Nucleus accumbens im Vordergrund.

In meiner Diplomarbeit konnte gezeigt werden, da▀ die Amygdala, die an zahlreichen VerstΣrkungen der Schreckreaktion beteiligt ist (s.o.), bei der Erh÷hung der Schreckreaktion durch lautes (85 dB) Hintergrundrauschen nicht beteiligt ist.

Publikationen

• Schanbacher A , Koch M. , Pilz PKD, Schnitzler H.-U. (1996)
  Lesions of the amygdala do not affect the enhancement of the acoustic startle response by background noise. Physiol. Behav. 60(5): 1341-1346.

IV. Latente Inhibition des Lernens - eine kognitive Form der Reaktionsunterdrⁿckung

(Doktorarbeit C. Schauz)

Zur Untersuchung der neuronalen Grundlagen der kognitiven Reaktionsunterdrⁿckung wird das Modell der latenten Inhibition im Labor etabliert. Bei diesem Verhaltensmodell wird ein fⁿr das Tier irrelevanter Reiz wiederholt prΣsentiert (PrΣexposition), in der darauffolgenden Konditionierung wird dieser Reiz (z.B. Licht) als bedingter Reiz mit einem unbedingten Reiz (z.B. elektrischer Reiz) assoziiert. Durch die PrΣexposition wird die Konditionierung erschwert. Um diesen Effekt zu erklΣren sind verschiedene theoretische M÷glichkeiten denkbar. Entweder entsteht durch die PrΣexposition ein Aufmerksamkeitsdefizit, das zur BeeintrΣchtigung der spΣteren Konditionierung fⁿhren kann, oder es kommt zu einer St÷rung bei der Bildung der GedΣchtnisinhalte, wenn der zu konditionierende Reiz bereits als irrelevant abgespeichert wurde, oder aber die GedΣchtnisinhalte konkurrieren beim Abruf, so da▀ eine Verz÷gerung der Konditionierung eintritt.

Tierexperimentelle Untersuchungen zu den Grundlagen der latenten Inhibition sind deshalb von besonderer Bedeutung, weil diese Form der Reaktionsunterdrⁿckung bei akut schizophrenen Menschen gest÷rt ist. Dieses Defizit spiegelt das Unverm÷gen schizophrener Menschen wieder, irrelevante Reize auszublenden. In meiner Doktorarbeit sollen die neuronalen Verschaltungen der latenten Inhibition nΣher untersucht werden, wobei vorrangig auf die Rolle des prΣfrontalen Cortex eingegangen werden soll.

neuere Ver÷ffentlichungen (M Koch)

• Koch M. , Friauf E (1995)
  Glycine receptors in the caudal pontine reticular formation: are they important for the inhibition of the acoustic startle response? Brain Res. 671: 63-72.
• Koch M. , Kling C, Becker CM (1996)
  Increased startle responses in mice carrying mutations of glycine receptor subunit genes. NeuroReport 7: 806-808.
• Koch M. (1996)
  The septohippocampal system is involved in prepulse inhibition of the acoustic startle response in rats. Behav. Neurosci 110: 468-477

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