Molekulare Grundlagen von emotionalem Lernen und Gedächtnis

Wie Charles Darwin (1872) erstmalig beschreibt, sind Emotionen im Verlauf der Evolution hoch konservierte Mechanismen. Im besonderen das Gefühl der Angst, welches bereits in einfachsten Lebewesen nachzuweisen ist. Bei der klassischen Angstkonditionierung (fear conditioning) lernen Tiere einen neutralen Stimulus (z.B. einen Ton) mit einem unangenehmen Ereignis (z.B. einem Schock) zu assoziieren. In unserem Labor wurde kürzlich eine neue Form emotionalen Lernens beschrieben (Rogan et al., 2005) Bei der so genannten "Sicherheitskonditionierung" (safety conditioning) lernen Mäuse einen neutralen Stimulus mit Abwesenheit von Gefahr und gleichzeitig mit einem Schutz vor Gefahr zu assoziieren. Dadurch wird der neutrale Stimulus (Ton) für das trainierte Tier zum Indikator für eine Periode der Sicherheit, führt zur Verminderung von Angstreaktionen, mehr noch, er wird als Belohnung empfunden. Obwohl die für emotionales Lernen verantwortlichen Hirnregionen, die zellulären Schaltkreise und neurochemischen Prozesse bereits erforscht sind, sind die molekularbiologischen Grundlagen weitgehend ungeklärt. Das hier vorgestellte Projekt befasst sich mit eben diesen Grundlagen. Ziel ist die Aufklärung der molekularen Prinzipien molekularen Lernens. Die zentrale Hypothese ist, dass genau so wie andere Formen des Lernens, auch emotionales Lernen auf einer Veränderung der Gen- und Proteinexpression im dafür verantwortlichen Gebeit des Gehirns beruht. Um diese Hypothese zu testen, werde ich untersuchen, ob bei angst- bzw. sicherheitskonditionierten Tieren die Präsentation des Tons zu einer Veränderung der Genexpression im basolateralen Kern der Amygdala, der eine zentrale Rolle bei der Vermittlung von Emtoionen einnimmt, führt. Weiters wede ich analysieren, ob das Abrufen positiver bzw. negativer Erinnerungen jeweils spezifische Genexpressionsmuster ergibt oder ob es ein generelles Genexpressionsmodell für emotionales Gedächtnis, unabhängig von der subjektiven Wertigkeit der Empfindung gibt. Auf der Ebene der Proteinexpression werde ich die Bedeutung eines bestimmten Signaltransuktionsweges, vermittelt duch Aktivierung des gastrin-releasing peptide receptor (GRPR) für emotionales Gedächtnis untersuchen. Ich werde die an diesem Netzwerk beteiligten Proteine identifizieren und anschließend deren Expressionsniveaus in angst- bzw. sicherheitskonditionierten Tieren, nach Präsentation des Tons, bestimmen. Mittels der hier vorgestellten Experimente soll ein "Kandidaten-Gen" mit zentraler Bedeutung für emotionales Gedaächtnis ermittelt wrden. In genetisch modifizierten Mäusen soll dann die Expression dieses Genes in den Amagdalae verändert werden, um so ein Tiermodell zur Erforschung der (molekular) biologischen Grundlagen und der Ergründung neuer therapteutischer Strategien bei Angststörung herzustellen.