CompMemDros - Aufklärung der computerbasierten Prinzipien von Gedächtnis-basierten Entscheidungen mit Hilfe des Drosophila Modelsystems

Die Fähigkeit, Entscheidungen zu treffen, ist essentiell für das Überleben nahezu aller Tiere. Ziel des Projektes "CompMemDros" ist, die zellulären Grundlagen eines Zwei-Faktor Entscheidungsprozesses durch eine Kombination von in vivo Experimenten und Computersimulationen zu verstehen. Entscheidungsprozesse basieren auf der Integration von sensorischen Erfahrungen, die in Form von positiven und negativen Erinnerungen im Gehirn gespeichert werden können. Eines der bestverstandenen Modellsysteme für einen solchen Entscheidungsprozess ist das assoziative olfaktorische Gedächtnis der Fruchtfliege Drosophila melanogaster. Die Fruchtfliege ist in der Lage zwei, ursprünglich neutrale, Duftstoffe nach dem gezielten Paaren eines der beiden Düfte mit einem positiven oder negativen Stimulus über einen Zeitraum von mehreren Tagen zu unterscheiden. Die Information wird als zelluläres Gedächtnis innerhalb des Pilzkörpers (Mushroom body, MB) der Fliege gespeichert. Innerhalb des MBs bilden die Verbindungen zwischen Kenyon Zellen und Mushroom body output Neuronen (MBONs) ein Gedächtnismodul, das selektiv durch assoziatives Lernen verändert wird. Die neuronale und synaptischen Architektur der Neurone ist kürzlich komplett beschrieben worden und bildet die strukturelle Basis des Projektes. In diesem Projekt werden die detaillierten neuronalen Anatomiedaten mit neurophysiologischen Ableitungen kombiniert, um so ein realistisches computerbasiertes Model eines Gedächtnismoduls zu erstellen. Die enge Verzahnung zwischen experimentellen Analysen in der lebenden Fliege und Modellierung der Informationsprozesse im realistischen Simulationsmodel wird neue Erkenntnisse zur Gedächtnisspeicherung, Plastizität der Verbindungen und Informationsprozessierung liefern. Ausgehend von einem einzelnen Modul wird versucht die Prinzipien der Informationsverarbeitung im gesamten Gedächtnisschaltkreis zu verstehen.