Hirnstamm-Netzwerke für Vermeidungs- und Abwehrreaktionen

States werden von einer Vielzahl unterschiedlicher Faktoren bedingt. Dazu gehören die Ausschüttung erregender oder hemmender Neurotransmitter, die elektrische Aktivität innerhalb einzelner Schaltkreiselemente des neuronalen Netzwerks sowie hormonelle tageszeitlich oder entwicklungsabhängige Schwankungen.

Angst-„States“ sind Teil einer wichtigen Abwehr- und Überlebensstrategie, die sich im Laufe der Evolution in vielen Tieren und Menschen entwickelt hat. Jedoch kann die Störung der neuronalen Systeme, die Angst-„States“ zugrunde liegen, beim Menschen zu einer Vielzahl von Angsterkrankungen führen.
 

Bei diesen Erkrankungen wird die Reaktion auf (vermeintlich) gefährliche Reize fehlgeleitet oder übertrieben. Ein besseres Verständnis der Mechanismen, die mit Furcht- und Angststörungen verbunden sind, ist grundlegend für translationale, klinische Forschungsansätze. Sie können wiederum zu neuen und effizienteren Therapien von Angststörungen führen.

Darum liegt der Schwerpunkt unserer Forschung auf der Untersuchung des Netzwerks im Gehirn, das für eine angemessene integrierte somato- und viszeromotorische Reaktion auf einen angstauslösenden Stimulus verantwortlich ist. Das heißt, wir untersuchen sowohl das sichtbare Verhalten, das Mäuse in Antwort auf eine Bedrohung zeigen, als auch die gleichzeitig ausgelösten Anpassungen des kardiovaskulären Systems. Hierbei konzentrieren wir uns auf die Hirnstammregionen, die über absteigende Nervenbahnen sowohl Angstverhalten als auch Funktionen anderer, für Angstreaktionen wichtige Körperorgane, wie das Herz, kontrollieren.

Wir betreiben systemneurowissenschaftliche Forschung und kombinieren eine Vielzahl beobachtender sowie experimenteller Ansätze. Um die Bausteine dieser Netzwerke anatomisch zu verstehen, wenden wir die Methode des viralen Tracings an. Hierbei werden virale Vektoren, die mit der DNA-Information für fluoreszierende Proteine beladen sind, lokal in eine Hirnregion injiziert. Das gerichtete Transportieren dieser Proteine entlang der Axone der Nervenzellen hilft uns zu verstehen, wohin diese projizieren. Unsere hauseigene „Viral Facility“ erlaubt es uns, diese Vektoren zielgerichtet und kostensparend herzustellen. Wir benutzen modernste Methoden zur Aufnahme neuronaler Aktivität in sich frei bewegenden Mäusen. Durch implantierte Endoskoplinsen und miniaturisierte Mikroskope können wir Korrelationen zwischen der Aktivität ausgewählter Neuronenpopulationen und den Verhaltensreaktionen während der Angstzustände analysieren.
 

Mit Hilfe optogenetischer Methoden können wir einzelne Elemente des Angstnetzwerkes wie bestimmte Nervenzellpopulationen und ihre Verbindungen auswählen und dann mit Lichtimpulsen zeitlich präzise aktivieren und einschränken. Durch die gleichzeitige Beobachtung und anschließende Analyse des Verhaltens und der Herzrate können kausale Zusammenhänge zwischen der Aktivität des Netzwerks und der Angstreaktionen beleuchtet werden.