In vivo Charakterisierung modulatorischer Projektionsneurone
Final Report Abstract
Neuronale Netzwerke zeigen eine immense funktionelle Flexibilität. Dies gilt insbesondere auch für kleine motorische Netzwerke, die z.B. der Fortbewegung, der Atmung oder auch dem Zerkleinern von Nahrung zugrunde liegen. Die Flexibilität solcher rhythmischer Systeme begründet sich meist in einer dynamischen Anpassung vorhandener Bahnen durch den Einfluss von Neuromodulatoren, welche aus von höheren Zentren absteigenden Bahnen ausgeschüttet werden. Die Aktivität dieser Bahnen ist daher von entscheidender Bedeutung für die Generierung adäquater neuronaler Aktivität. Sie war aber bisher nur aus in vitro Untersuchungen an reduzierten Präparaten bekannt. Unser Projekt beschäftigte sich daher mit der Aktivität von absteigenden modulatorischen Projektionsneuronen im stomatogastrischen Nervensystem des Taschenkrebses. Diese modulatorischen Neurone - ihre Eigenschaften, Aktivitäten und Einflüsse auf die nachgeschalteten motorischen Netzwerke - sind aus Studien an reduzierten Präparaten sehr gut bekannt. Wir konnten nun zum ersten Mal zeigen, dass ein identifiziertes Projektionsneuron auch in vivo, also im intakten Tier, den motorischen Ausgang kontinuierlich moduliert und auch zur Selektion motorischer Muster in verhaltensrelevanten Situationen beiträgt, z.B. wenn sensorische Bahnen aktiviert werden. Weiterhin konnten wir zeigen, dass die in vitro durch neuromodulatorische und sensorische Bahnen ausgelösten individuell verschiedenen motorischen Muster auch im intakten Tier auftreten und auch auf Verhaltensebene noch verschieden sind. Somit tragen die zellulären und synaptischen Eigenschaften, die in isolierten Präparaten zur Plastizität des motorischen Ausgangs beitragen, auch im intakten Tier zur Flexibilität des Verhaltens bei.
Publications
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(2010) In vivo recording and stimulation of commissural projections to the stomatogastric ganglion. Development of a behavioral assay for the stomatogastric nervous system of the crab Cancer pagurus. Soc. Neurosci. 2010, San Diego, USA
Diehl, F. & Stein, W.
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(2010). Function of modulatory projection neurons in vivo and behavioral relevance. ANN-Meeting 2010 (DZG satellite symposium)
Diehl, F.
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(2010). In vivo recording and stimulation of MCN1: prospects and constraints. Dynamic Neural Network Meeting 2010, San Diego, CA, USA
Diehl, F. & Stein, W.
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(2011) Motion tracking of gastric mill teeth in the stomatogastric nervous system of the crab to test functional differences between distinct motor patterns. Soc. Neurosci. 2011, Washington D.C., USA
Diehl, F. & Stein, W.
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(2011). Neurons alone can't chew - Functional relevance of activity in the stomatogastric nervous system of the crab. Neuro DoWo 2011, Bonn
Diehl, F.
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(2012) Different versions of a rhythmic motor pattern in the isolated CNS persist at the muscle tension and behavioral levels. Soc. Neurosci 2012, New Orleans, USA
Diehl, F.M., Stein, W. & Nusbaum, M. P.
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(2012). Variations of the gastric mill rhythm persist at the muscle tension and behavioral levels. Dynamic Neural Network Meeting, New Orleans, USA
Stein, W. & Diehl, F.
