Kortikaler Mechanismus der Bewusstlosigkeit

• Antragsteller: Professor Matthew Larkum
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 455520918

Temporärer Bewusstseinsverlust ist ein allgemeines Phänomen, das bei allen Tierarten auftritt. Er tritt organisch beim Einschlafen auf, kann aber auch künstlich durch die Einnahme bestimmter Medikamente hervorgerufen werden. Trotz der Prävalenz dieses Verhaltens sind die genauen physiologischen Mechanismen, die dem Übergang vom Wachzustand in die Bewusstlosigkeit zugrunde liegen, nur schlecht verstanden sind. Aktuelle Forschungsergebnisse aus meinem Labor haben neue Einblicke in dieses Rätsel gewonnen, indem sie die Auswirkungen mehrerer verschiedener Anästhetika auf die kortikale Funktion auf zellulärer Ebene bei Nagetieren untersucht haben (Suzuki und Larkum, 2020).Wir entdeckten, dass eine gemeinsame Wirkung dieser Medikamente darin bestand, die somatischen und apikalen dendritischen Kompartimente der tiefen kortikalen Pyramidenneuronen zu entkoppeln, so dass der an den oberflächlichen Dendriten empfangene Input nicht auf das Soma übertragen wird. Dieser Befund stimmt überein mit dem zentralen Thema meines Labors, nämlich der Dendriten-Hypothese, die besagt, dass die bewusste Wahrnehmung von der Integration von Feedforward- und Feedback-Informationsströmen im Kortex über L5-Pyramidenneuronen abhängig ist (Larkum, 2013). Darüber hinaus haben wir kürzlich auch gezeigt, dass die Herunterregulierung der Aktivität in apikalen L5-Dendriten die Erkennung eines sensorischen Inputs stört (Takahashi et al, 2016; Takahashi et al, in press). Zusammengenommen nehmen wir die Hypothese an, dass die Entkopplung des dendritischen und somatischen Kompartiments von L5-Zellen die bewusste Erfahrung stört. Es ist klar, dass auch der Schlaf verschiedene Bewusstseinszustände mit sich bringt, es ist jedoch nicht bekannt, ob die Mechanismen der Bewusstlosigkeit im Schlaf und der Anästhesie gleich oder sogar ähnlich sind. Hier schlagen wir eine Reihe von Experimenten vor, bei denen eine Kombination modernster neurophysiologischer Techniken eingesetzt wird, um zu bestimmen, ob die dendritischen und somatischen Kompartimente der kortikalen L5-Pyramidenneuronen während der verschiedenen Schlafstadien entkoppelt sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Kooperationspartnerin: Julie Seibt, Ph.D.