Funktionelle Rolle von Astrocyten in neuronalen "Sharp wave ripple" Oszillationen

• Antragstellerin: Dr. Ulrike Pannasch
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung in 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 273734125

Die synchrone Aktivierung von großen Neuronenpopulationen kann in neuronalen Netzwerkoszillationen resultieren. Im Hippokampus sind während Ruhe- und Schlafphasen die sogenannten "Sharp-Wave-Ripples" charakteristisch. Diese sehr schnellen Netzwerkoszillationen könnten aufgrund ihrer hohen Frequenz, die zwischen 150-300Hz liegt, neuronale Langzeitpotenzierung und -depression auslösen. Bisher ist jedoch ungeklärt wie die Aktivität von großen Neuronengruppen synchronisiert wird. Möglicherweise spielen Astrozyten eine Rolle in diesem Prozess, da ein Astrozyt die Aktivität von bis zu 100000 Synapsen von verschiedenen Neuronen modulieren kann. Diese Zellen können die neuronale Erregbarkeit durch Modulation der extrazellulären Kaliumkonzentration regulieren sowie die neuronale Kommunikation durch die Aufnahme und Freisetzung von Transmittern beeinflussen. Da Astrozyten außerdem in kommunizierenden Netzwerken organisiert sind, deren Form und Größe mit funktionellen Einheiten von Neuronen korrelieren, könnten sie in der Lage sein die Aktivität bestimmter Neuronengruppen zu synchronisieren. Die Funktion von Astrozyten während neuronaler Oszillationen soll mit Hilfe eines interdisziplinären Ansatzes untersucht werden. Dazu soll Elektrophysiologie, die Visualisierung von Kalziumsignalen, die gezielte Freisetzung von glialen und neuronalen Signalmolekülen sowie Elektronenmikroskopie zum Einsatz kommen. Im vorliegenden Projekt soll durch synchrone Messung von Sharp-Wave-Ripples und glialen Strom- und Kalziumantworten sowie die gezielte Aktivierung und Inaktivierung von Astrozyten untersucht werden, ob Astrozyten diese Oszillationen wahrnehmen und beeinflussen können. Des Weiteren soll ermittelt werden, ob spezifische Interaktionen zwischen Astrozyten und Neuronenpopulationen oder auch einzelnen bestimmten Neuronen bestehen. Dazu sollen Astrozytennetzwerke in verschiedenen Hippokampusregionen inaktiviert werden und transgene Tiere, welche die Identifikationen spezifischer Neuronenpopulationen ermöglichen, eingesetzt werden. Möglicherweise bestehende spezifische Interaktionen zwischen Astrozyten und einzelnen Neuronen werden mit Hilfe einer ultrastrukturellen Analyse charakterisiert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Dietmar Schmitz