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Tracing memory formation in a behaving animal: analysis of learning-induced morpho-functional plasticity along the bee’s olfactory system

Projektbeschreibung

Anregung von Honigbienen zum Verständnis der Gedächtnisbildung

Die Bildung und Löschung von Erinnerungen ist eines der aufregendsten Forschungsgebiete. Zahlreiche verwandte Experimente wurden in Laboratorien durchgeführt. Die für die Entstehung von Erinnerungen oder deren Plastizität verantwortlichen neuronalen Prozesse müssen jedoch in vivo untersucht werden. Um diese Prozesse zu verstehen, müssen sie in ihren natürlichen Netzwerken untersucht werden. Dies ist jedoch keine leichte Aufgabe. Das EU-finanzierte Projekt MEM-ENTO hat sich der Herausforderung gestellt und wird die Bildung des Tiergedächtnisses bei handelnden Honigbienen untersuchen. Das Projekt wird Langzeit-Bildgebungsexperimente durchführen und die Riechbahn der Honigbiene überwachen, um funktionelle und biologische Veränderungen zu beschreiben, die durch assoziatives Lernen und die funktionelle Dynamik eines Reizes verursacht werden. MEM-ENTO wird Forschenden helfen, die Gedächtnisbildung bei Tieren, die bestimmte Aufgaben ausführen, auf neuronaler Ebene zu verstehen.

Ziel

Memory formation and extinction are fascinating aspects of brain functions. Observation of ex vivo and in vitro experiments provided a framework for understanding associative memory-related plasticity. However, memories are generated via local neuronal interactions within the context of their global networks, and understanding their formation requires in vivo studies in naturalistic conditions, which remain technically challenging. Here, I will use a functional calcium imaging approach to investigate memory formation and extinction in behaving honeybees. I will adopt the honeybee as a model system because of the accumulated knowledge on associative learning, the availability of a behavioural read-out for both appetitive and aversive memory formation, and its robustness, which allows for long-lasting imaging experiments. I will focus on its olfactory system because of the optical accessibility, and its analogy with the vertebrate one. Previous works have established the methods for honeybee brain imaging analysis in vivo during appetitive and aversive conditioning. Within this project, I will perform long-term imaging experiments in behaving animals, while monitoring the process of short and long-term memory formation and extinction in the three main neuropils of the olfactory system: the antennal lobe (the primary odour processing centre), the mushroom bodies (possibly dedicated to odour recognition), and the lateral horn (involved in odour valence evaluation). My specific goals are (1) characterizing the morphological and functional changes induced by associative learning throughout these neuropils, (2) highlighting the functional dynamics of a stimulus representation during short and long-term memory formation and extinction, and (3) comparing the memory engram of positive and negative associations. This project will provide important insight on the neural correlates of memory formation and extinction in a behaving animal.

Koordinator

CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE CNRS
Netto-EU-Beitrag
€ 196 707,84
Adresse
RUE MICHEL ANGE 3
75794 Paris
Frankreich

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Region
Ile-de-France Ile-de-France Paris
Aktivitätstyp
Research Organisations
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Gesamtkosten
€ 196 707,84