Dynamik von axonaler Aktivität und neuronaler Plastizität bei schnellen Netzwerkoszillationen

• Antragsteller: Professor Dr. Tengis Gloveli
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 161844901

Bei Neuronen des Zentralnervensystems werden Aktionspotentiale (AP) im Axon Initialsegment generiert und zu nachgeschalteten Zellen geleitet. In dem vorangehenden Projekt haben wir einen neuen Ansatz entwickelt, mit dem wir innerhalb des aktiven Netzwerks die Aktivität von visuell identifizierten Abschnitten im Axon aufzeichnen können. Dabei konnten wir zeigen, dass AP während hochfrequenter Netzwerkoszillationen auch im distalen Bereich des Axons erzeugt werden (ektopisch erzeugte AP) und damit einen Teil der postsynatpisch zu übertragenden Information darstellen. Im Rahmen dieses Antrags möchten wir die Möglichkeit untersuchen, dass die axonale Aktivität im Verlauf schneller Netzwerkoszillationen einer aktivitätsabhängigen Modulation unterliegt. Dabei werden wir die zugrundeliegenden Mechanismen mit Hilfe von simultanen Doppelableitungen aus Soma und Axon in Kombination mit der Aufzeichnung lokaler Feldpotentiale analysieren. Zudem möchten wir untersuchen, ob und wie diese Modulation der axonalen Aktiviät die Funktion des Netzwerks beeinflusst und damit möglicherweise zu einer aktivitätsabhängigen synaptischen Plastizität beiträgt. Anstelle von elektrischer Stimulation, die üblicher Weise in experimentellen Studien zur Analyse synaptischer Plastizität benutzt wird, werden wir hierbei pharmakologisch induzierte Gamma-Oszillationen verwenden. Mit unserem Ansatz bestehend aus in vitro und in vivo Experimenten werden wir in der Lage sein, die Hypothese zu testen, dass Netzwerkoszillationen im Gamma-Frequenzbereich möglicherweise einen Zustand repräsentieren, der die Bildung lang anhaltender synaptischer Plastizität erleichtert. Insbesondere werden wir die Möglichkeit prüfen, ob eine erhöhte axonale Erregbarkeit von hippocampalen Pyramidenzellen mit den sich daraus ergebenden ektopischen AP die Verlässlichkeit der Signalübertragung verbessert und zu synaptischer Plastizität führt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen