Wiring new neurons within adult brain circuits
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen der Förderung haben wir die Arbeitsgruppe etabliert. Im Kernprojekt des Antrages konnten wir zeigen, dass Mustern der synaptischen Entwicklung von im adulten Rattenhirn gebildeten Nervenzellen genetisch determiniert sind. Dies erfolgte mittels eines kombinierten retroviralen, transgenen, elektrophysiologischen Ansatzes sowie Transplantation von Vorläuferzellen und Visualisierung der gesamten synaptischen Eingänge durch genetische synaptische Marker. Die unterschiedlichen zeitlichen Muster in der Ausbildung glutamaterger Synapsen in den einzelnen dendritischen Domänen von Körnerzellen, die im adulten und neugeborenen Tier gebildet werden, wurden unabhängig vom Reifestadium des Riechkolbennetzwerkes aufrechterhalten. Allerdings erfordern diese genetischen Programme in Vorläuferzellen einen Match ebendieser Programme mit Umgebungsattributen, da im adulten, im Gegensatz zu im neugeborenen Tier gebildete Körnerzellen am Ende ihrer Entwicklung ihre charakteristischen Synapsendichten in bestimmten Domänen nach heterochroner Transplantation nicht ausbilden können. Diese Befunde zeigen einerseits eine unerwartet große Rolle der Determination der synaptischen Entwicklung und andererseits, dass im Adulten generierte Körnerzellen nicht ein direktes Kontinuum des in der Gehirnentwicklung gebildeten selben Zelltyps sind. In weiteren Untersuchungen konnten wir die bestehenden Einflüsse neuronaler Aktivität auf die Integration der neugebildeten Körnerzellen in das adulte Netzwerk, insbesondere die Rolle von bestimmten NMDA-Rezeptorsubtypen kortikaler Rückprojektionen zeigen. Wir hatten in mehreren Kontexten beobachtet, dass Plastizität während der synaptischen Reifung von Körnerzellen insbesondere an erregenden Eingängen ebendieser kortikalen Rückprojektionen auftreten. Die Funktion dieser kortikalen Eingänge als auch die Funktion von Körnerzellen selbst sind nur bedingt aufgeklärt. Wir konnten nunmehr zeigen, dass kortikale Rückprojektionen über Körnerzellen das Signal-zu-Rauschen in der Geruchsverarbeitung erhöhen und dabei zur Optimierung individueller sozialer Wiedererkennung beitragen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
-
(2012) GluN2B-Containing NMDA Receptors Promote Wiring of Adult-Born Neurons into Olfactory Bulb Circuits. J Neurosci 32:12603–12611
Kelsch W, Li Z, Eliava M, Goengrich C, Monyer H
-
(2012) Increasing heterogeneity in the organization of synaptic inputs of mature olfactory bulb neurons generated in newborn rats. J Comp Neurol 520:1327–1338
Kelsch W, Sim S, Lois C
-
(2013) Optogenetics in psychiatric animal models. Cell Tissue Res. 354(1):61-8
Wentz CT, Oettl LL, Kelsch W
-
(2013) Role of NMDA receptors in adult neurogenesis: an ontogenetic (re)view on activity-dependent development. Cell Mol Life Sci. 70(19):3591-601
Platel JC, Kelsch W
-
(2014) Adult neurogenesis and its promise as a hope for brain repair. Front Neurosci. 8:165
Lois C, Kelsch W
-
(2014) Dopaminergic neurons exert fast control of cholinergic interneuron firing by sequential NMDA, D2 and D1 receptor activation. J Neurosci 34(35):11549-59
Wieland S, Dan D, Oswald M, Parlato R, Köhr G, Kelsch W
-
(2014) GluN2B-Containing NMDA Receptors Promote Glutamate Synapse Development in Hippocampal Interneurons. J Neurosci 34(48):16022-30
Kelsch W, Li Z, Wieland S, Senkov O, Herb A,Goengrich C, Monyer H
-
(2015) Optogenetic fMRI in the mouse hippocampus: Hemodynamic response to brief glutamatergic stimuli. J Cereb Blood Flow Metab 36(3):629-38
Lebhardt PS, v Hohenberg CC, Weber-Fahr W, Kelsch W, Sartorius A
-
(2015) Phasic Dopamine Modifies Sensory-Driven Output of Striatal Neurons through Synaptic Plasticity. J Neurosci 35(27):9946-56
Wieland S, Schindler S, Huber C, Köhr G, Oswald MJ, Kelsch W
-
(2015) Postnatal subventricular zone progenitors switch their fate to generate neurons with distinct synaptic input patterns. Development 142(2):303-13
Ravi N, Li Z, Oettl LL, Bartsch D, Schönig K, Kelsch W
-
(2015) Potentiation of NMDA receptor-mediated transmission in striatal cholinergic interneurons. Front Cell Neurosci. 2015 Apr 9;9:116
Oswald MJ, Schulz JM, Kelsch W, Oorschot DE, Reynolds JN
-
(2016) Oxytocin Enhances Social Recognition by Modulating Cortical Control of Early Olfactory Processing. Neuron 90(3):609-21. (Preview: Ron Stoop (2016) Sniffing and Oxytocin: Effects on Olfactory Memories. Neuron 90(3):431-3)
Oettl LL, Ravi N, Schneider M, Scheller MF, Schneider P, Mitre M, da Silva Gouveia M, Froemke RC, Chao MV, Young WS, Meyer-Lindenberg A, Grinevich V, Shusterman R, Kelsch W
-
(2017) Determination of the connectivity of newborn neurons in mammalian olfactory circuits. Cell Mol Life Sci. 74(5):849-867
Ravi N, Sanchez-Guardado L, Lois C, Kelsch W
-
(2018) Lateral Habenula Perturbation Reduces Default-Mode Network Connectivity in a Rat Model of Depression. Translat Psychiatry 8(1):68
Clemm C, Weber-Fahr W, Lebhardt P, Ravi N, Braun U, Gass N, Becker R, Sack S, Linan SC, Gerchen M, Reinwald J, Oettl LL, Meyer-Lindenberg A, Vollmayr B, Kelsch W, Sartorius A
-
(2018) Oxytocin and Olfaction. Curr Top Behav Neurosci. 35:55-75
Oettl L, Kelsch W
