Ratten verwenden Schnurrhaare (Vibrissen) zur Berührungswahrnehmung, und die Leitungsbahn von den Vibrissen zum primären somatosensorischen Areal (Barrel Cortex, BC) ist gut untersucht. Ratten zeigen auch vielfältiges Sozialverhalten, u.a. Berührung von Artgenossen mit ihren Vibrissen. Es ist jedoch unbekannt, wie diese sozialen Berührungssignale im Gehirn repräsentiert sind. Deshalb hatte die vorliegende Studie zum Ziel, die neuronale Repräsentation von sozialen Berührungen im BC zu untersuchen und mit anderer somatosensorischer Stimulation zu vergleichen. Mit extrazellulären Einzelzellableitungen in sich frei bewegenden Ratten habe ich gezeigt, dass die Aktivität eines Großteils von Neuronen im BC durch soziale Berührungen moduliert wird. Antworten waren meist erregend und Feuerraten während sozialer Interaktionen unterschieden sich zwischen kortikalen Schichten. Ratten bevorzugten Interaktionen mit Artgenossen gegenüber unbelebten Stimuli. Auch die Berührungsstrategien unterschieden sich, dabei wurden Objekte mit regelmäßigeren Bewegungen abgetastet, und die Vibrissen weiter vorgestreckt. Neuronale Antworten unterschieden sich ebenso, mit leicht aber konsistent schwächeren Antworten auf Objekte. Interessanterweise habe ich geschlechtsspezifische Unterschiede in neuronalen Antworten beobachtet. Der ausgeprägteste war die stärkere Modulation regulär-feuernder (RF) Zellen in Männchen während sozialer Berührungen. Dieser Unterschied konnte nicht mit sozialem Berührungsverhalten erklärt werden, was eventuell auf eine neurale Grundlage dieser Differenz hindeutet. Zudem feuerten RF-Zellen von Weibchen deutlich seltener, wenn das Weibchen im Östrus war. Zusammenfassend ist dies die erste Studie, die soziale Signale in einem primären sensorischen Areal bei sich frei bewegenden Tieren auf zellulärer Ebene untersuchte. Sie legt nahe, dass die Repräsentationen sensorischer Hirnrinde weniger stimulusabhängig und stärker top-down-moduliert sein könnten, als zuvor angenommen. / Rats use their stiff facial hairs (whiskers) for somatosensation, and the pathway from the whiskers to the primary somatosensory cortex (barrel cortex, BC) is well known. Rats also show diverse social behaviors, including touch of conspecifics with their whiskers. The representation of these social touch signals in the brain is however unknown. Thus, the present study aimed at characterizing the neuronal representation of social touch signals in BC and comparing them with non-social somatosensory stimulation. Using extracellular single-cell recordings in freely-moving rats, I could show that the activity of a large fraction of BC neurons is modulated by social touch. Responses were typically excitatory and the pattern of firing rates during interactions differed between cortical layers. Rats preferred interactions with alive conspecifics over inanimate stimuli. Whisking strategies also differed in that inanimate stimuli were whisked at with more regular movements from more protracted set angles. Neuronal responses were also different, such that objects elicited slightly but consistently weaker responses than alive rats. Interestingly, I observed sex-specific differences in neuronal responses. Prominently, there was stronger modulation by social touch in regular-spikers (RS) recorded from males. This could not be explained by behavioral measures, possibly indicating a neural origin of this difference. Further, RS from females fired much more weakly when females were in estrus. In summary, this is the first study that investigated social signals in a primary sensory area of freely-moving animals at the cellular level. It suggests that representations in sensory cortices might be less stimulus-driven and more top-down modulated than previously thought.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:HUMBOLT/oai:edoc.hu-berlin.de:18452/17688 |
| Date | 29 September 2014 |
| Creators | Bobrov, Evgeny |
| Contributors | Brecht, Michael, Ritter, Petra, Poulet, James |
| Publisher | Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I |
| Source Sets | Humboldt University of Berlin |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralThesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | Namensnennung - Keine kommerzielle Nutzung - Weitergabe unter gleichen Bedingungen, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/de/ |
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