A neuromodulátorok – mint az acetil-kolin vagy a dopamin – olyan vegyületek, melyek segítségével egy neuron szabályozni tudja más neuroncsoportok viselkedését, így gyorsan tud hatni a neurális adatfeldolgozásra. Ezáltal a neuromodulátor-rendszereknek központi szerepük van az egészséges kognitív funkciókban. A kolinerg vagy dopaminerg neuronok működési rendellenességei állnak olyan degeneratív idegrendszeri betegségek mögött, mint például az Alzheimer-kór vagy a Parkinson-kór, így azok egészséges viselkedésének pontosabb megértése jelentős lépést jelenthet az ilyen betegségek kezelése felé.

A különböző neuromodulátor-rendszerek részben átfedő kognitív folyamatokat kódolnak, gyakran nagyon hasonló módon, ezért működésük és tanulásban betöltött szerepük nehezen vizsgálható és csak részben ismert. Ezek pontos megértéséhez kiemelt jelentőségű, hogy az egyes rendszerek egyedi neuronjait azonos kísérleti körülmények között és azonos időben tudjuk vizsgálni, hiszen így információt nyerhetünk azok együttes viselkedéséről az akciós potenciálokra jellemző időfelbontás mellett.

A hallgató feladata egy olyan kísérleti eszköz és eljárás megtervezése illetve megvalósítása, amely alkalmas arra, hogy optogenetikailag azonosított kolinerg és dopaminerg sejtek viselkedését tudja vizsgálni extracelluláris elvezetés segítségével egérmodellekben, operáns tanulási feladat teljesítése közben, a fenti kritériumoknak megfelelően. A vizsgálatokhoz nélkülözhetetlen az elektródok nagyon pontos beültetése a kísérleti állat agyába. Ennek ellenőrzésére a hallgató feladatához tartozik a beültetett elektródok in vivo lokalizációját célzó protokoll kidolgozása CT és MRI képalkotás segítségével. A feladat folytatása a kidolgozott eljárás alkalmazása a két rendszer tanulásban betöltött szerepének egyidejű vizsgálatára és a mért adatok elemzése.