Detailseite
Projekt
Die Rolle der Interneuron Plastizität in der Generierung schneller lokaler Netzwerkoszillationen
Antragsteller
Professor Dr. Jörg Geiger
Fachliche Zuordnung
Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
Förderung
Förderung von 2014 bis 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 245861656
Zahlreiche Hinweise zeigen, dass synaptische Plastizität in Interneuronen (INs) zur Plastizität von Mikro-Schaltkreisen in vielen Gehirnregionen beiträgt. Die funktionelle Bedeutung der IN Plastizität ist jedoch weitgehend unbekannt. In dem hier beantragten Projekt nehmen wir an, dass lang-anhaltende exzitatorische Plastizität in INs ein Hauptmechanismus in der Regulierung oszillierender Gehirnaktivität, insbesondere im Gamma(g)-Frequenzbereich (30-90 Hz), ist. Wir werden unsere Forschung hier ausschließlich auf schnell-feuernde INs fokussieren, die das kalzium-bindende Protein Parvalbumin (PV) in drei Gehirnregionen exprimiert: Die hippokampale CA3 Region, das Presubiculum des parahippokampalen Kortex und die M1 Unterregion des motorischen Kortex. Die zentrale Netzwerkfunktion, die untersucht werden soll, ist die der Generierung schneller Netzwerkoszillationen. Alle Experimente werden in akuten Gehirnschnittpräparaten der entsprechenden Hirnregion von Mäusen unter Verwendung von extrazellulären und Ganzzellableitungen durchgeführt. Oszillatorische Aktivitäten werden in vitro pharmakologisch ausgelöst. Vorausgehend konnten wir in der ersten Förderperiode der Forschergruppe zeigen, dass in vitro g-Oszillationen in CA3 eine Langzeitpotenzierung (LTP) in exzitatorischen Synapsen auslöst, die schnell-feuernde PV Interneurone (PVIs) kontaktieren. Um zu untersuchen, ob PVI LTP einen fördernden Effekt auf g-Oszillationen hat, induzierten wir g-Aktivitäten ein zweites Mal, eine Stunde nach der ersten Induktion und konnten eine Potenzierung des zweiten g-Musters entdecken. Des Weiteren konnten wir zeigen, dass PVI LTP in Plastizität von g-Oszillationen involviert ist. Diese Analyse wird auf das Presubiculum und M1 erweitert. Basierend auf der Annahme einer wechselseitigen Interaktion zwischen PVI Plastizität und g-Oszillationsplastizität, werden wir die g-Oszillationsplastizität nutzen, um neue molekulare Ansätze in der RU zu identifizieren und zusammen mit unseren Partnern (Bartos, Wulff) auf ihre Interferenz mit PVI Plastizität testen. Neue molekulare Mechanismen werden identifiziert, indem wir diesen Assay für die differentielle RNA Sequenz Analyse nutzen und durch PVI Plastizität regulierte Transkripte identifizieren. Schließlich werden wir diesen Assay nutzen, um transgene Krankheitsmodelle, die durch einen Verlust der PVI Plastizität gekennzeichnet sind, zu identifizieren. Anschließende Analysen zur IN Plastizität und Konnektivität in erfolgsversprechenden Mausmodellen werden mit Hilfe der ‚multi-patch-clamp‘ Ableittechnik in enger Zusammenarbeit mit Vida durchgeführt. Diese Untersuchungen werden uns Aufschluss darüber geben, ob sich als Folge der g-Oszillationsplastizität die Bedingungen zur Auslösung von IN Plastizität ändern und ob morphologische als auch topologische Veränderungen in neuronalen Netzen auftreten. Diese Ergebnisse werden die Entwicklung rechnergestützer Experimente (Sprekeler) und in vivo Ableitungen in M1 unterstützen (Poulet).
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
