Die Rolle von elektrischen Synapsen (gap junctions) bei der Synchronisierung von Netzwerk-Oszillationen im Hippokampus der Ratte
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen des Projektes sollten die Mechanismen hochfrequenter hippocampaler Oszillationen auf zellulärer und Netzwerk- Ebene untersucht werden. Auf zellulärer Ebene ging es vor Allem um den Mechanismus elektrischer Kopplung. Hierzu entstand im Antragszeitraum (unter Federführung von D. Schmitz) eine zellphysiologische Publikation, die vielfältige Argumente für die postulierte axonale Kopplung von Projektionszellen aufbietet. Das Konzept wurde unlängst durch ultrastrukturelle Arbeiten unseres langjährigen Kooperationspartners R.D. Traub untermauert. Die Identifizierung derjenigen neuronalen Connexine, welche die elektrischen Synapsen aufbauen, ist hingegen trotz Analyse mehrerer Cx-defizlenter Mauslinien nicht gelungen. Auf Netzwerk-Ebene haben wir insbesondere die Rolle der synaptischen Inhibition präzisiert, die in diesem Funktionszustand offenbar maßgeblich an der Trennung zwischen Mitgliedern der aktivierten assemblies und Hintergrundaktivität beteiligt sind. Diese Vordergrund-Hintergrund-Trennung zeigt sich auf zellulärer Ebene darin, dass die an den Oszillationen beteiligten Pyramidenzellen besondere Aktionspotential-Wellenformen aufweisen, während alle anderen Pyramidenzellen einer sehr effizienten Hemmung unterliegen. Offenbar entstehen die Aktionspotentiale in den in die assemblies eingebundenen Zellen antidrom, d.h. in distaleren Axonabschnitten als üblich. Zur Zeit bemühen wir uns darum, die assemblies direkt sichtbar und damit einer schnellen raum-zeitlichen Analyse zugänglich zu machen. Dieses Projekt stützt sich auf schnelle optische Verfahren und Calcium-sensitive Protein-Farbstoffe. Es geht damit über den Rahmen des bisher geförderten Projektes hinaus.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(1999) High-frequency population oscillations are predicted to occur in hippocampal pyramidal neuronal networks interconnected by axoaxonal gap junctions. Neuroscience 92:407-426
Traub RD, Schmitz D, Jefferys JGR, Draguhn A
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(2000) Ripple (-200-Hz) oscillations In temporal structures. J Clin Neurophysiol 17:361-376
Draguhn A, Traub RD, Bibbig A, Schmitz D
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(2001) Axo-axonal coupling, a novel mechanism for ultrafast neuronal communication. Neuron 31:831-840
Schmitz D, Schuchmann S, Fisahn A, Draguhn A. Buhl EH, Petrasch-Parwez E, Dermietzel R, Heinemann U, Traub RD
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(2001) Synaptic and nonsynaptic contributions to giant IPSPs and ectopic spikes induced by 4-aminopyridine in the hippocampus in vitro. J Neurophysiol 85:1246-1256
Traub RD, Bibbig A, Plechotta A, Draguhn A, Schmitz D
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(2002) Axonal gap junctions between principal neurons: a novel source of network oscillations, and perhaps epileptogenesis. Rev Neurosci 13:1-30
Traub RD, Draguhn A, Whittington MA, Baldeweg T, Bibbig A, Buhl EH, Schmitz D
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(2002) Reduction of high-frequency network oscillations (ripples) and pathological network discharges in hippocampal slices from connexin 36-deficient mice. J Physiol 541:521-528
Maier N, Guldenagel M, Sohl G, Siegmund H, Willecke K, Draguhn A
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(2003) Cellular and network mechanisms underlying spontaneous sharp wave-ripple complexes In mouse hippocampal slices. J Physiol 550:873-887
Maier N, Nimmrich V, Draguhn A
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(2004) Neuronal oscillations in cortical networks. Science 304:1926-1929
Buzsaki G, Draguhn A
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(2005) Induced sharp wave-ripple complexes in the absence of synaptic inhibition in mouse hippocampal slices. J Physiol 563:663-670
Nimmrich V, Maier N, Schmitz D, Draguhn A
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(2008) Expression of connexin30.2 in interneurons of the central nervous system in the mouse. Mol Cell Neurosci 37:119-34
Kreuzberg MM, Deuchars J, Weiss E, Schober A, Sonntag S, Weilershaus K, Draguhn A, Willecke K
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(2008) Propagation of specific network patterns through the mouse hippocampus. Hippocampus 18:899-908
Both M, Bähner F, von Bohlen und Halbach O, Draguhn A
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(2008). Fast effects of glucocorticoids on memory-related hippocampal network oscillations in the mouse hippocampus. J Neuroendocrinol 20:549-557
Weiss EK, Krupka N, Bähner F, Both M, Draguhn A
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(2009) Memory processes during sleep; beyond the standard consolidation theory. Cell Mol Life Sci
Axmacher N, Draguhn A, Elger CE, Fell J
