Der Zusammenhang zwischen funktioneller Vielfalt bei CA1 Pyramidenzellen und ihrem embryonalen Entwicklungszeitpunkt im Hippokampus der Maus in vivo

• Antragstellerin: Dr. Susanne Reichinnek
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen ; Anatomie und Physiologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 254966771

Die Vielfalt von Neuronentypen stellt klassischerweise das verfügbare Repertoire von neuronalen Funktionen in den verschiedenen Gehirnregionen dar. Der Hippocampus verarbeitet multimodale Information und ist vor allem für räumliches und deklaratives Gedächtnis wichtig. Ausgewählte Pyramidenzellen, sogenannte Ortszellen, werden während räumlicher Exploration ortspezifisch aktiv und in begleitende verhaltenabhängige Netzwerkoszillationen (theta-nested gamma Oszillation) eingebunden. Diese dienen der zeitlichen Organisation der aktiven Zellen in neuronale Gruppen (Buzsaki and Draguhn 2004) und bilden das zelluläre Korrelat der räumlichenTrajektorie (OKeefe and Reece 1993). Die wiederholte Aktivierung dieser neuronalen Gruppen führt mithilfe von Plastizitätsprozessen zur Konsolidierung des räumlichen Gedächtnisses. Die Re-Aktivierung der zuvor etablierten neuronalen Gruppen erfolgt während bestimmter Tiefschlafphasen und ist eng an das Aktivitätsmuster der sogenannten Sharp-Wave Ripple Oszillation gekoppelt (Wilson 1994).Die Organisation neuronaler Gruppen könnte durch die vielfältigen Typen von Neuronen koordiniert werden. Im Hippokampus wurden bisher hauptsächlich GABAerge Zellen und deren Netzwerkfunktionen beschrieben (Klausberger 2008). GABAerge Zellen sind in unterschiedlicher Weise mit den hippokampalen Netzwerkoszillationen korreliert, was teilweise durch ihren embryonalen Entstehungszeitpunkt erklärt werden kann. Im Gegensatz dazu haben sich wenige Studien (Marissal 2012) mit der Frage auseinandergesetzt, dass es unterschiedliche Typen glutamaterger Zellen mit verschiedenen morphologischen und funktionellen Eigenschaften geben könnte. In meinem Projekt soll der Zusammenhang zwischen dem embryonalen Entwicklungszeitpunkt und den funktionellen Eigenschaften glutamaterger Neuronen untersucht werden. Den Ausgangspunkt bildet eine transgene Maus-Linie, die eine Markierung des embryonalen Entstehungszeitpunktes von glutamatergen Neuronen durch den Transkriptionsfaktor Neurogenin2 ermöglicht (Allene 2012). Elektrophysiologische Ableitungen (patch-clamp) in akuten hippokampalen Schnitten sollen grundlegende elektrische Eigenschaften von früh- (Embryonaltag 11) und spät-entstandenen (Embryonaltag 15) gluatmatergen CA1 Neuronen charakterisieren. Desweiteren werde ich die physiologischen Aktivitätsmuster dieser Zellen in vivo in kopffixierten Mäusen mit 2-Photonenmikroskopie beobachten. Ein genetisch kodierter Calcium-Indikator (GCaMP6 M), der stereotaktisch in den Maushippokampus eingebracht wird, dient dabei zur Visualisierung neuronaler Aktivitätsmuster. Dadurch können die Aktivitätsmuster während unterschiedlicher Netzwerkzustände (theta nested gamma Oszillation während Laufbandlaufen und Sharp-Wave Ripple Oszillationen im Ruhezustand) charaktisiert werden. Die Ergebnisse werden entscheidende Einblicke in den Zusammenhang zwischen dem Entwicklungszeitpunkt glutamaterger Zellen und ihren Einfluss auf funktionelle Netzwerkzustände geben.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Gastgeberin: Professorin Rosa Cossart, Ph.D.