Organismische Neurobiologie

Prof. Dr. Laura Busse

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Prof. Laura Busse

Raum B03.003

Vision Circuits (Busse & Katzner)

Laura Busse at GSN

Neuronale Schaltkreise der visuellen Wahrnehmung

Untersuchung der Kodierung in neuronalen Schaltkreisen des visuellen Systems

Unsere Forschung konzentriert sich darauf zu verstehen, wie neuronale Schaltkreise im visuellen System sensorische Informationen kodieren und verarbeiten und wie diese Prozesse durch den Verhaltenskontext beeinflusst werden. Das Sehen findet nicht isoliert statt, sondern ist eng in die laufenden Ziele, Handlungen und inneren Zustände eines Tieres eingebettet. Dementsprechend untersuchen wir, wie visuelle Berechnungen durch nicht visuelle Faktoren wie motorische Aktivität, Erregung und Aufgabenanforderungen dynamisch moduliert werden.

Um diese Wechselwirkungen zu untersuchen, zeichnen wir die Aktivität lokaler Neuronenpopulationen im visuellen System von wachen, sich verhaltenden Mäusen mit Neuropixels-Sonden auf, die es uns ermöglichen, die Aktivität auf mehreren Stufen der Sehbahn zu messen - einschließlich Thalamus und Kortex. Durch die Kombination von elektrophysiologischen Aufzeichnungen mit Eye-Tracking, optogenetischen Manipulationen und quantitativer Modellierung wollen wir die Schaltkreismechanismen aufdecken, die die kontextabhängige visuelle Verarbeitung und adaptive Wahrnehmung unterstützen. In Zusammenarbeit mit der Gruppe von David Keays untersuchen wir auch das visuelle System von Tauben.

Methoden & Ansätze

Um die visuelle Verarbeitung im Kontext des Verhaltens zu untersuchen, präsentieren wir Mäusen kontrollierte visuelle Reize, während sie entweder mit dem Kopf auf einem kugelförmigen Laufband fixiert sind oder sich frei in einer Auswahlarena bewegen. Je nach experimentellem Paradigma werden die Tiere entweder darauf trainiert, die Reize passiv zu betrachten oder visuelle Unterscheidungsaufgaben auszuführen, die visuelle Wahrnehmungsentscheidungen erfordern. Während dieser Experimente beobachten wir die Augenposition und -bewegungen genau, so dass wir die neuronalen Reaktionen präzise mit dem retinalen Input, dem inneren Zustand und dem Verhalten in Beziehung setzen können.

Wir verwenden Neuropixels-Arrays, um die Aktivität verteilter Neuronenpopulationen in verschiedenen Phasen des visuellen Systems aufzuzeichnen, z. B. im dorsalen lateralen genikulären Nukleus (dLGN), im thalamischen retikulären Nukleus (TRN) und im primären visuellen Kortex (V1). Anhand dieser Aufzeichnungen können wir analysieren, wie Informationen während der visuellen Verarbeitung durch hierarchische Schaltkreise fließen und umgewandelt werden. Um die kausale Rolle spezifischer Schaltkreise oder Zelltypen zu untersuchen, setzen wir optogenetische Instrumente für zeitlich präzise Störungen der neuronalen Aktivität ein, die es uns ermöglichen, die Funktion der Schaltkreise direkt mit der visuellen Verarbeitung, Wahrnehmung und Handlung zu verknüpfen.

Veröffentlichungen:

Ausgewählte Veröffentlichungen:

* Meyerolbersleben, L.S., Sirota, A.*, Busse, L.* (2025). Anatomically resolved oscillatory bursts reveal dynamic motifs of thalamocortical activity during naturalistic stimulus viewing. Neuron 113, 2196–2214. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2025.03.030 [* shared senior author]

* Crombie, D., Spacek, M.A., Leibold, C.*, and Busse, L.* (2024). Spiking activity in the visual thalamus is coupled to pupil dynamics across temporal scales. PLoS Biology, e3002614. [* shared senior author]

* Spacek, M.A., Crombie*, D., Bauer*, Y., Born*, G., Liu, X., Katzner, S., and Busse, L. (2022). Robust effects of corticothalamic feedback and behavioral state on movie responses in mouse dLGN. ELife 11, e70469. [* shared contributing author]

* Born, G*., Schneider, F.A.*, Erisken, S.*, Klein, A., Mobarhan, M.H., Lao, C.L., Spacek, M.A., Einevoll, G.T., and Busse, L. (2021). Corticothalamic feedback sculpts visual spatial integration in mouse thalamus. Nature Neuroscience 24, 1711–1720. [* shared first author]

* Erisken, S., Vaiceliunaite, A., Jurjut, O., Fiorini, M., Katzner, S., and Busse, L. (2014). Effects of Locomotion Extend throughout the Mouse Early Visual System. Current Biology 24, 2899–2907.

Sämtliche Veröffentlichungen bei Open Access LMU:

Offene Stellen:

Sind Sie neugierig darauf, wie die neuronalen Schaltkreise im visuellen System zur visuellen Verarbeitung, Wahrnehmung und zum Verhalten beitragen? Wir laden motivierte Bachelor- und Masterstudenten ein, sich bei uns für Laborpraktika und Abschlussarbeiten zu bewerben. Programmierkenntnisse sind erforderlich. Bewerben Sie sich per E-Mail an Laura Busse.

Aktuelles:

10. Juli 2025

New publication in Neuron

Viewing the world through the lens of oscillations
Congratulations to Lukas Meyerolbersleben for a fantastic publication co-supervised with Anton Sirota in Neuron (https://doi.org/10.1016/j.neuron.2025.03.030) and many thanks to Chockalingam Ramanathan and Julia Veit for writing a comprehensive preview of the work entitled Lights, contrast, action! Disentangling visually induced oscillations (https://doi.org/10.1016/j.neuron.2025.06.008)

5. Juni 2025

New publication in iScience

Celebrating our new publication in iScience, in collaboration with Philipp Berens in Tübingen:
Schmors, L., Kotkat, A.H., Bauer, Y., Huang, Z., Crombie, D., Meyerolbersleben, L.S., Sokoloski, S., Berens, P., Busse, L., 2025. Effects of corticothalamic feedback depend on visual responsiveness and stimulus type. iScience 28, 112481.
Congratulations to all authors!