Detailseite
Projekt
Die Rolle dendritischer Eingänge bei der präzisen zeitlichen Verarbeitung in phasenkodierenden Neuronen im anteroventralen Nucleus cochlearis der Säugetiere.
Antragsteller
Dr. Thomas Künzel
Fachliche Zuordnung
Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
Förderung
Förderung von 2012 bis 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 217693810
Sphärische "bushy" Zellen (SBC) im anteroventralen Nukleus cochlearis (AVCN) kodieren die zeitliche Struktur des Schallssignals mit einer Präzision im Mikrosekundenbereich. Für diese Aufgabe weisen die Schaltkreise im auditorischen Hirnstamm einen bemerkenswerten Grad der Spezialisierung auf, besonders im Bezug auf biophysikalische, zelluläre und synaptische Komponenten der ultra-schnellen und präzisen Verarbeitung auditorischer Information. Die Systeme im auditorischen Hirnstamm sind jedoch in der Evolution entstanden um über einen weiteren Bereich von Stimulusbedingungen optimal zu funktionieren. Dies erfordert eine schnelle Anpassungsfähigkeit der neuronalen Funktion. Dafür sind inhibitorische und modulatorische Eingänge, die ebenfalls im AVCN enden, potentielle Kandidaten. In der letzten Förderperiode des DFG Schwerpunktprogramms 1608 haben wir Acetylcholin als einen potentiellen Modulator der Erregbarkeit von zeitkodierenden Neuronen im AVCN identifiziert. Acetylcholin sorgt in SBC sowohl für eine kurzzeitige (Millisekunden bis Sekunden) als auch für eine minutenlang anhaltende Depolarisation des Ruhemembranpotentials. Es wirkt also auf zwei verschiedenen Zeitskalen. Wir konnten bereits zeigen, dass die kurzzeitige Depolarisation von ionotropen alpha-7 AChR vermittelt wird.In der zweiten Förderperiode des Projekts wollen wir die zellulären Mechanismen der Acetycholinwirkung im AVCN genauer betrachten. Anfänglich wollen wir uns auf die postsynaptischen Effektoren der lang anhaltenden, tonischen Depolarisation in den SBC konzentrieren. Anschließend wollen wir zudem systematisch untersuchen ob sich die Hinweise auf eine modulatorische Wirkung des Acetycholins auf die präsynaptische Freisetzungswahrscheinlichkeit synaptischer Vesikel bestätigen lässt. Schließlich wollen wir den kombinierten Einfluß des Acetylcholins auf die zeitliche Genauigkeit der SBC Ausgangssignale betrachten.Diese Experiment werden mit Hilfe von akuten Gehirnschnittpräparaten des auditorische Hirnstamms der Wüstenrennmaus durchgeführt. Die Fragen des Projekt sollen durch die Kombination von whole-cell Ableitungen des Membranpotentials bzw. Membranstroms, lokaler Druckapplikation pharmakologischer Wirkstoffe und elektrische Stimulation axonaler Verbindungen gelöst werden.Zusätzlich zu den in-vitro Versuchen wollen wir ein, an Messdaten angepasstes, Computermodell der SBC anwenden, welches in Förderperiode 1 erstellt wurde. Mit Hilfe des Modells können wir systematisch den Effekt der modulatorischen Eingänge und anderer dendritischer erregender Synapsen unter vielfältigen simulierten Bedingungen der Schallstimulation testen.Das Ziel der in diesem Antrag zusammengefassten Experimente ist es einen Mechanismus zu untersuchen, der den ultra-schnellen und hochpräzisen Schaltkreisen des auditorischen Hirnstamms eine stimulus-spezifische Anpassungsfähigkeit verleiht.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
