Gehemmte Hemmung: Schaltkreisebene und verhaltensbezogene Funktionen von interneuronspezifischen Interneuronen in kortiko-hippokampalen Netzwerken

• Antragsteller: Professor Dr. Imre Vida
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie ; Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 384230557

Der Gyrus dentatus (DG) stellt das Eingangstor zum Hippokampus dar und filtert multimodale sensorische Informationen, die vom Neokortex über den enthorinalen Kortex den DG erreichen. Die Prinzipalzellen des DG sind die Körnerzellen, welche sowohl in vivo als auch ex vivo sehr niedrige Feuerraten haben. Das seltene Feuern ist nicht nur ein schützender Mechanismus der verhindert, dass hippokampale Schaltkreise übererregt sind, es ermöglicht auch die Umwandlung des reichen kortikalen Codes in diskrete Darstellungen (orthogonalisierter Code). Gamma-Aminobuttersäure-vermittlete (GABAerge) Hemmung trägt entscheidend zur sporadischen Kodierung im DG bei. Die Hemmung wird von verschiedenen Typen von morphologisch, physiologisch und neurochemisch unterschiedlichen Interneuronen (IN) vermittelt, welche den Informationenfluss in den DG unterschiedlich beeinflussen.Im Vergleich zur exzitatorischen Aktivierung von IN durch weitreichende und lokale Eingänge ist unser Wissen über die Hemmung von IN durch IN im lokalen Schaltkreis viel spärlicher. Unter den verschiedenen Typen sind die IN, welche das vasoaktive intestinale Peptid (VIP) exprimieren dafür bekannt, selektiv Verbindungen mit IN einzugehen und dabei das GABAerge System direkt zu modulieren. Es sind aber noch viele Fragen zur Interneuronspezifischen Hemmung im DG offen: (1) Was sind die funktionellen und anatomischen Eigenschaften von VIP IN? (2) Was ist die molekulare Spezifikation von VIP IN? (3) Welches sind die zellulären und subzellulären synaptische Targets von VIP IN? (4) Wie werden VIP IN durch exzitatorische Eingänge aktiviert? (5) Was ist die funktionale Konsequenz von VIP IN vermittelter Enthemmung in Bezug auf hippokampale Schaltkreise? Und zuletzt, (6) welche Relevanz hat die VIP IN vermittelte Enthemmung für das Verhalten? Diese Fragen werden wir in einem kombinierten neuroanatomischen, elektrophysiologischen, optogenetischen und verhaltensexperimentalen Ansatz in einer Kollaboration mit einem taiwanesischen Partner angehen. Um die genetisch definierten VIP IN effizient zu untersuchen, werden wir transgene VIP::Cre;Ai14 Mäuse verwenden. Physiologische und morphologische Merkmale und synaptische Eingänge und Ausgänge von IN werden in ex vivo Ganz-Zell Ableitungen, sowohl von einzelnen als auch von synaptisch gekoppelten Zellen, charakterisiert. Mehr Erkenntnisse in der molekularen Spezifikation von VIP IN werden wir mit der RiboTag Methode erreichen. Und letztendlich, um die Rolle von VIP IN auf synaptischer, Schaltkreis- und Verhaltensebene zu untersuchen, werden wir optogenetische und chemogenetische Werkzeuge anwenden. Mit diesen werden VIP IN sowohl in Gehirnschnitten ex vivo als auch in frei laufenden Tieren in vivo aktiviert oder inaktiviert. Die gewonnenen Informationen dieses multi-levelmultidisziplinären Ansatzes werden essenzielle Einblicke in die Selbstorganisation des GABAergen hemmenden Systems in kortikalen Netzwerken geben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Taiwan
• Partnerorganisation: National Science and Technology Council (NSTC)
• Kooperationspartner: Professor Dr. Cheng-Chang Lien, Ph.D.