Verbund

VELOSO - Auswirkungen von vestibulären Läsionen auf die neuronalen Mechanismen der visuell-landmarkbasierten räumlichen Orientierung

Um sich im Raum zu orientieren und zu navigieren, benutzt der Mensch sichtbare Landmarken sowie das Selbstbewegungsgefühl, das auch mit dem Gleichgewichtssinn im Innenohr zusammenhängt. Im Gehirn wird der Richtungssinn vom „neuronalen Kompass“ über Kopfrichtungszellen verarbeitet, die mit dem Gleichgewichtssinn und dem Sehsinn verknüpft sind. Stimmen beim Abgleich der beiden Sinne innere und äußere Informationen nicht überein, kann es zum Schwindelgefühl führen. Erkrankungen des Innerohrs können zu Schädigungen des Gleichgewichtssinnes führen, wie chronischem Schwindel.

Das Verbundprojekt VELOSO ist Teil der BMBF-Fördermaßnahme „Förderung von Zuwendungen für multinationale Forschung zu Erkrankungen der Sinnessysteme“ im Rahmen des ERA-NET NEURON. Ziel des internationalen Verbundes ist es zu untersuchen, wie Störungen des Gleichgewichtssinnes – des vestibularen Systems – sich auf die Fähigkeit des Kopfrichtungssystems bei der Orientierung an Landmarken auswirken und den „neuronalen Kompass“ beeinträchtigen. Dazu sollen neuronale Schaltkreise der Kopfrichtungszellen in verschiedenen Tiermodellen untersucht und mit dem Menschen verglichen werden. Untersuchungen zur räumlichen Orientierung beim Menschen finden in der virtuellen Realität statt und erlauben mathematische Modelle der räumlichen Orientierung. Das bessere Verständnis von Schädigungen des vestibulären Systems soll zu neuen Therapieansätzen bei chronischem Schwindel oder Morbus Menière beitragen.

In dem Projekt arbeitet der deutsche Verbundpartner mit zwei Partnern aus Frankreich, einer davon in Koordination, und einem Partner aus Spanien interdisziplinär zusammen. Der deutsche Partner arbeitet an Marmoset‐Affen und mathematischen Modellen.

Teilprojekte

VELOSO - Auswirkungen von vestibulären Läsionen auf die neuronalen Mechanismen der visuell-landmarkbasierten räumlichen Orientierung

Förderkennzeichen: 01EW2110
Gesamte Fördersumme: 274.942 EUR
Förderzeitraum: 2021 - 2024
Projektleitung: Ph.D. Jean Laurens
Adresse: Ernst Strüngmann Institut gGmbH
Deutschordenstr. 46
60528 Frankfurt am Main

VELOSO - Auswirkungen von vestibulären Läsionen auf die neuronalen Mechanismen der visuell-landmarkbasierten räumlichen Orientierung

Ziel dieses Forschungsprojekts ist es, zu untersuchen, wie vestibuläre Defizite den räumlichen Orientierungssinn und insbesondere den neuronalen Kompass des Gehirns beeinflussen. Der neuronale Kompass ermöglicht uns Menschen den Richtungssinn zu behalten, wenn wir uns z. B. in einer Stadt oder in einem Wald bewegen, und besteht aus einer Reihe von Neuronen, die Kopfrichtungszellen genannt werden. Normalerweise sind die Kopfrichtungszellen mit dem visuellen System verbunden und können sich an vertrauten visuellen Orientierungspunkten verankern. Sie sind auch mit dem vestibulären System im Innenohr verbunden, das Kopfbewegungen wahrnimmt und Kopfdrehungen über die Zeit verfolgen kann. Es ist logisch, dass vestibuläre Läsionen, z. B. aufgrund einer Erkrankung des Innenohrs, das System der Kopfrichtungszellen daran hindern sollten, Kopfdrehungen zu verfolgen. Sie beeinträchtigen jedoch die räumliche Orientierung auch beim Gehen an vertrauten Orten. Warum ist das so? Die Arbeitshypothese ist, dass vestibuläre Defizite die Fähigkeit beeinträchtigen, stationäre visuelle Orientierungspunkte zu identifizieren und sie an bestimmte allozentrische Orientierungen zu binden. Das Vorhaben ist Teil eines internationalen Konsortiums, welches die Hypothese testen und untersuchen wird, wie vestibuläre Signale an der visuell gesteuerten Navigation teilnehmen. Dieses Konsortium wird in einem Nagetiermodell mit vestibulären Defiziten und in einem nicht-menschlichen Primatenmodell während multisensorischer Manipulationen Kopfrichtungszellen aufzeichnen. Es wird auch die räumliche Orientierung beim Menschen in der virtuellen Realität testen und die zugrundeliegenden neuronalen Bahnen durch Slice-Arbeit und mathematische Modelle rekonstruieren. Alle Experimente werden an nicht-menschlichen Primaten durchgeführt und mit anderen Konsortiumsmitgliedern an Experimenten an Nagetieren und an mathematischen Modellen der zugrundeliegenden neuronalen Bahnen zusammenarbeiten.