Lernen und Gedächtnis

Um zu überleben, müssen sich alle Organismen kontinuierlich an ihre Umweltgegebenheiten anpassen. Dies ist besonders wichtig, wenn es darum geht, zu lernen, welche Situationen potentiell oder tatsächlich gefährlich sind. Erfahrungsabhängige Veränderungen im Verhalten gehen einher mit Veränderungen in neuronalen Netzwerken. Wir interessieren uns dafür, welche Netzwerke und Veränderungen Lern- und Gedächtnisprozessen zu Grunde liegen und untersuchen dies im Labor anhand von Pawlowscher Furchtkonditionierung und Extinktionslernen.

Unser Ziel ist es, molekulare, synaptische und zelluläre Prozesse in der Amygdala und mit ihr assoziierter Gehirnregionen, die an der Steuerung von Furcht und der Speicherung von Furchtgedächtnis beteiligt sind, zu identifizieren. Hierbei kombinieren wir verschiedene experimentelle Ansätze von Elektrophysiologie über Imaging, molekulare und optogenetische Manipulationen bis hin zur Verhaltensanalyse. Ein besseres Verständnis der Mechanismen erlernter Furcht und ihrer Extinktion erlaubt es uns einerseits, Einblicke in generelle Prinzipien von Lern- und Gedächtnisvorgängen zu bekommen, andererseits dient es als translationales Modell, um die Dysregulation von Furcht und Angst, z.B. bei neuropsychiatrischen Erkrankungen wie Angststörungen besser verstehen zu können.

Forschungsprojekte
Mitarbeiter
Partner & Kooperationen
Publikationen

Die Amygdala, eine Hirnstruktur des limbischen Systems ist an der Speicherung von emotionalen Gedächtnisinhalten und Furchtgedächtnis beteiligt. Erlerntes Furchtverhalten lässt sich durch einen zweiten Lernprozess verändern, das Extinktionslernen, welches auch die Grundlage für behaviorale Therapien bei Angststörungen bildet. Hier wird gelernt, dass bestimmte Stimuli keine Furchtreaktion mehr auslösen sollten. Beim Extinktionslernen spielen auch der Hippokampus und der Präfrontalkortex eine wichtige Rolle. Ein wichtiger Mechanismus der Furchtlernen zu Grunde liegt ist neuronale Plastizität in der Amygdala. So können zum Beispiel Veränderungen an erregenden Synapsen, die sensorische Information übertragen, nach Lernen in ex vivo Experimenten an Hirnschnitten gemessen werden. Andererseits, wissen wir noch relativ wenig über die Beteiligung von Eingängen aus anderen Hirnarealen und die Rolle verschiedener hemmender Neurone. Unser Ziel ist es, diese Schaltkreise und ihre Plastizität besser zu verstehen.

Eines unsere Projekte untersucht die Eigenschaften und Funktion einer Gruppe spezifischer hemmender Interneurone, die sogenannten Interkalierten Zellen der Amygdala, die sowohl an Furcht- als auch an Extinktionslernen beteiligt sein können. Um besser zu verstehen, wie diese Zellen in lokalen neuronalen Schaltkreisen interagieren und durch welche Lernprozesse sie verändert werden, kombinieren wir optogenetische, elektrophysiologische, anatomische und verhaltsbiologische Experimente.

Ein zweites Projekt beschäftigt sich mit Extinktionsmechanismen. Einerseits wollen wir hier auf zellulärer und synaptischer Ebene die Architektur von Schaltkreisen verstehen, die eine Interaktion von Amygdala, Präfrontalkortex und Hippocampus steuern, und untersuchen dies mit optogenetischen Methoden. Andererseits möchten wir behaviorale Prozesse verstehen, die Konsolidierung von Extinktionslernen modulieren. In diesem Zusammenhang untersuchen wir die Funktion von Schlaf, der für Konsolidierung verschiedener Formen von Gedächtnis essentiell ist.

Ein drittes Projekt geht der Frage nach, wie sich die Funktion neuronaler Schaltkreise in der Amygdala postnatal entwickelt. Das sich die Eigenschaften von Furcht-und Extinktionslernen entwicklungsabhängig verändern, gehen wir davon aus, dass dies einhergeht mit der Reifung neuronaler Kommunikation. Mittels elektrophysiologischer Methoden versuchen wir zunächst die Reifung inhibitorischer Mechanismen zu verstehen. Im Weiteren sollen Molekulare Methoden angewandt werden, um die Funktion spezifischer inhibitorischer Synapsen zu verstehen.


 
Name
Arbeitsgruppe
Telefon
E-Mail
 Ayla Aksoy-Aksel
Ayla Aksoy-Aksel Postdoc
Physiology of Learning and Memory
07071 29-88858 
 Charalampos Brakatselos
Charalampos Brakatselos Internship/Master Student
Physiology of Learning and Memory
89226 
Dr. Ingrid Ehrlich
Dr. Ingrid Ehrlich Research Group Leader
Physiology of Learning and Memory
07071 29-89189 
 Andrea Gall
Andrea Gall
Physiology of Learning and Memory
07071 29-89226 
 Melina Matthiesen
Melina Matthiesen PhD Student
Physiology of Learning and Memory
88858 
 Irene Melo-de-Carvalho
Irene Melo-de-Carvalho
Physiology of Learning and Memory
07071 29-89226 
 Tamara Vasilkovska
Tamara Vasilkovska Masters Student
Physiology of Learning and Memory
07071 29-89226 

SFB 654 (Born lab, Tübingen; Büchel Lab, UKE Hamburg)

Ferraguti Lab (Medical University Innsbruck)

Volkmer Lab (NMI Reutlingen)

 

 

Originalarbeiten

Zussy C, Gómez-Santacana X, Rovira X, De Bundel D, Ferrazzo S, Bosch D, Asede D, Malhaire F, Acher F, Giraldo J, Valjent E, Ehrlich I, Ferraguti F, Pin J-P, Llebaria A, Goudet C. (2017) Dynamic modulation of inflammatory pain-related behaviors by optical control of amygdala metabotropic glutamate receptor 4. Molecular Psychiatry doi: 10.1038/mp.2016.223. [Epub ahead of print]

Saha R, Knapp S, Chakraborty D, Horovitz O, Albrecht A, Kriebel M, Kaphzan H, Ehrlich I, Volkmer H, Richter-Levin G. (2017) GABAergic synapses at the axon initial segment of basolateral amygdala projection neurons modulate fear extinction. Neuropsychopharmacology 42: 473-484.

Melo I and Ehrlich I. (2016) Sleep supports cued fear extinction memory consolidation independent of circadian phase. Neurobiol Learn Mem 132: 9-17

Schönherr S, Seewald A, Kasugai Y, Bosch D, Ehrlich I, and Ferraguti F. (2016) Combined optogenetic and freeze-fracture replica immunolabeling to examine input-specific arrangement of glutamate receptors in mouse amygdala. J Vis Exp 110: e53853

Bosch D, Asede D, and Ehrlich I. (2016) Ex vivo optogenetic dissection of fear circuits in brain slices. J Vis Exp 110: e53628.

Bosch D, and Ehrlich I. (2015) Postnatal maturation of GABAergic modulation of sensory inputs onto lateral amygdala principal neurons. J Physiol 593: 4387-4409.

Asede D, Bosch D, Lüthi A, Ferraguti F, and Ehrlich I. (2015) Sensory inputs to intercalated cells provide fear-learning modulated inhibition to the basolateral amygdala. Neuron 86: 541-554.

Hübner C, Bosch D, Gall A, Lüthi A, and Ehrlich I (2014) Ex vivo dissection of optogenetically activated mPFC and hippocampal inputs to neurons in the basolateral amygdala: implications for fear and emotional memory. Front Behav Neurosci 8: 64. doi 10.33389/fnbeh.2014.00064

Wolff SBE, Gründemann J, Tovote, P, Krabbe, S, Jacobson, GA, Müller C, Herry C, Ehrlich I, Friedrich RW, Letzkus JJ, and Lüthi A (2014) Amygdala interneuron subtypes control fear learning through disinhibition. Nature 509: 453-458.

Senn V, Wolff SBE., Herry C, Grenier F, Ehrlich I, Gründemann J, Fadok J, Müller C, Letzkus JJ and Lüthi A (2014) Long-range connectivity defines behavioral specificity of amygdala neurons. Neuron 81: 428-443.

Ciocchi S, Herry C, Grenier F, Wolff SB, Letzkus JJ, Vlachos I, Ehrlich I, Sprengel R, Deisseroth K, Stadler MB, Müller C, and Lüthi A (2010) Encoding of conditioned fear in central amygdala circuits. Nature 468: 277-282.

Tang W, Ehrlich I, Wolff SBE, Michalski A-M, Wölfl S, Hasan M, Lüthi A, Sprengel R (2009) Faithful expression of multiple proteins via 2A-peptide self-processing: a versatile and reliable method for manipulating brain circuits. J Neurosci 27: 8621-9.

Elkobi A, Ehrlich I, Belelovsky K, Barki-Harrington L, and Rosenblum K (2008) ERK-dependent PSD-95 induction in the gustatory cortex is necessary for taste learning, but not retrieval. Nat Neurosci 11:1149-1151.

Ehrlich I, Klein M, Rumpel S and Malinow R (2007) PSD-95 is required for activity-driven synapse stabilization. Proc Natl Acad Sci USA 104:4176-4181.

Ehrlich I and Malinow R (2004) Postsynaptic density 95 controls AMPA-receptor incorporation during Long-Term Potentiation and experience-driven synaptic plasticity. J Neurosci 24:916-927.

Übersichtsartikel

Herry C, Ferraguti F, Singewald N, Letzkus JJ, Ehrlich I, and Lüthi A (2010) Neuronal circuits of fear extinction. Eur J Neurosci 31: 599-612

Ehrlich I, Humeau Y, Grenier F, Ciocchi S, Herry C, and Lüthi A (2009) Amygdala inhibitory circuits and the control of fear memory. Neuron 62: 757-771.

Forschungsgruppenleitung
Dr. Ingrid Ehrlich ingrid.ehrlich(at)uni-tuebingen.de Anschrift

Zentrum für Neurologie
Hertie-Institut für klinische Hirnforschung
Unabhängige Forschungsgruppe Lernen und Gedächtnis

Otfried-Müller-Straße 25
72076 Tübingen

Tel.: +49 (0)7071 29-89189
Fax: +49 (0)7071 29-25006

Stellenangebote


Bachelors / Masters Thesis

Bitte erkundigen Sie sich nach Möglichkeiten bei uns!

Lab Rotations / LaborPraktika
Bieten wir für Studenten des Graduate Training Centre of Neuroscience, aber auch für andere Fächer gerne an.

Postdoc
Wir suchen hochmotivierte Kandidaten mit Erfahrung in Elektrophysiologie, Optogenetik, und/oder Zellulären Imaging.