Eine gentechnisch unterstützte Reise ins Primatengehirn

Das Projekt PRIMADIS erforschte ein Schlüsselregion des Primatengehirns und bekommt dafür eine Förderung durch den Leibniz-Wettbewerb in Höhe von einer Million Euro für einen Zeitraum von drei Jahren. Geleitet wird die Initiative von einem Konsortium aus Wissenschaftler*innen des Deutschen Primatenzentrums - Leibniz-Institut für Primatenforschung (DPZ) und des Leibniz-Instituts für Neurobiologie (LIN).

Ziel der Forscher*innen ist es, die komplexen neuronalen Netzwerke zu entschlüsseln, die an der adaptiven Kognition beteiligt sind. Im Mittelpunkt steht dabei das Pulvinar, eine Schlüsselregion des Gehirns mit vielen Verbindungen zu anderen Hirnarealen. Durch den Einsatz innovativer chemogenetischer Techniken versucht PRIMADIS, spezifische pulvinar-kortikale Verbindungen selektiv auszuschalten, um ihre Rolle bei der Wahrnehmung, Entscheidungsfindung und Handlungsplanung zu verstehen.

Fokus auf den Pulvinar

Im Mittelpunkt des Projekts steht die Rolle des thalamischen Pulvinars, einer Hirnregion mit weitreichenden Verbindungen zu frontoparietalen und visuellen Gehirnarealen. Das Projekt wird untersuchen, wie sich die Ausschaltung spezifischer pulvinar-kortikaler Verbindungen auf das Verhalten und die neuronale Verarbeitung in dynamischen Umgebungen auswirkt.

Die Arbeitshypothese des Konsortiums besagt, dass das Pulvinar adaptive Berechnungen im Gehirn steuert und Primaten in die Lage versetzt, in einer sich dynamisch verändernden Umgebung flexibel angemessene Verhaltensweisen auszuwählen und einzusetzen.

„Wir gehen davon aus, dass dieses Prinzip in verschiedenen Kontexten bei Wahrnehmungs-, sensomotorischen und sozialen Entscheidungen zum Tragen kommt", sagt Igor Kagan, ein Mitglied des Konsortiums.

Einzigartig ausgestattetes Konsortium

Das PRIMADIS-Konsortium vereint die Expertise mehrerer Forschungsgruppen der beiden beteiligten Leibniz-Institute und externer assoziierter Mitglieder. Die Aufgabe, spezifische neuronale Verbindungen kognitiven Funktionen bei Rhesus- und Weißbüschelaffen zuzuordnen, erfordert umfangreiches und sich ergänzendes Wissen aus den Bereichen Neurophysiologie, Bildgebung, viraler Transfektion und molekularer Techniken.

Igor Kagan

In vier eng miteinander verbundenen Teilprojekten, die durch eine chemogenetische Entwicklungsplattform und Bildgebungseinrichtungen am DPZ und LIN unterstützt werden, werden Wahrnehmungs-, Greif- und soziale Entscheidungen untersucht.

Mitglieder am Deutschen Primatenzentrum: Raymundo Báez-Mendoza, Susann Boretius, Alexander Gail, Igor Kagan, Michael Ortiz-Rios, Hansjörg Scherberger, Caspar M. Schwiedrzik (auch an der Universitätsmedizin Göttingen), Stefan Treue, Melanie Wilke (auch an der Universitätsmedizin Göttingen).

Mitglieder am Leibniz-Institut für Neurobiologie: Kristine Krug, Matthias Prigge, Stefan Remi

Gezielte Therapien für neurologische Erkrankungen

Dieses Projekt zielt darauf ab, Deutschland als einen wichtigen Akteur auf dem aufstrebenden Gebiet der Chemogenetik bei Primaten zu positionieren. „Da die Chemogenetik ein enormes Potenzial für die Umsetzung beim Menschen hat und wirksame, gezielte Therapien für neurologische Erkrankungen verspricht, wird der Fokus auf Primaten ein wesentlicher Meilenstein nicht nur für die Grundlagenforschung, sondern auch für klinische Anwendungen sein“, sagt Igor Kagan.

„Unsere Forschung wird nicht nur die Grenzen der Primaten-Neurowissenschaften erweitern, sondern auch eine stärkere Partnerschaft zwischen den beiden Leibniz-Instituten DPZ und LIN fördern", sagte Stefan Treue, Direktor des Deutschen Primatenzentrums und Mitglied des Konsortiums.