Zelltypspezifische Mechanismen der spannungsabhängigen Spike-Frequenz-Modulation im olfaktorischen System von Insekten.

• Antragsteller: Professor Dr. Peter Kloppenburg
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen ; Biologie des Verhaltens und der Sinne
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 510548312

Zentrale Nervensysteme bestehen in der Regel aus multiplen neuronalen Netzwerken, die die effiziente Ausführung vieler verschiedener Aufgaben gewährleisten. Die aufgabenspezifischen Funktionsweisen dieser Netzwerke werden durch die intrinsischen zellulären Eigenschaften der Neuronen und den synaptischen Verbindungen zwischen den Neuronen der Netzwerke bestimmt. Typischerweise haben die Neuronen hochspezialisierte physiologische und morphologische Phänotypen. Prominente Beispiele für definierte, aufgabenspezifische, sehr leistungsfähige neuronale Netzwerke sind die primären olfaktorischen Systeme, die sich bei Arthropoden und Wirbeltieren entwickelt haben. Diese Systeme weisen Phyla-übergreifend ähnliche Architekturen und Verarbeitungsprinzipien auf.Für den Antennallobus von Insekten, dem funktionellen Äquivalent des olfaktorischen Bulbus der Wirbeltiere, gibt es aus zahlreichen Studien ein Grundverständnis davon, wie Geruchsinformationen verarbeitet werden und wie die Neuronen im Antennallobus auf Düfte reagieren. Obwohl es offensichtlich ist, dass die Duftreaktionen der Neuronen durch ihren synaptischen Input und ihre intrinsischen elektrophysiologischen Eigenschaften bestimmt werden, wissen wir erstaunlich wenig über ihre zelltypspezifischen intrinsischen Eigenschaften und wie diese Eigenschaften die Geruchsreaktionen der einzelnen Neuron-Typen beeinflussen. Da die Funktionsweisen der einzelnen Neuronen aber letztlich die Funktion des Netzwerks bestimmen, ist die Bestimmung der zelltypspezifischen elektrophysiologischen Phänotypen die Grundlage für realistische Modelle und Voraussetzung für ein echtes mechanistisches Verständnis der olfaktorischen Informationsverarbeitung.Dementsprechend zielt das Projekt darauf ab, zelltypspezifische funktionelle Phänotypen zu definieren und die wichtigsten Ionenströme zu identifizieren, die diese vermitteln. Der Schwerpunkt liegt dabei auf zwei Neuronentypen, die im Geruchssystem der Insekten eine Schlüsselrolle spielen: die hemmenden GABAergen multiglomerulären lokalen Interneuronen und die erregenden cholinergen uniglomerulären Projektionsneuronen. Dabei untersuchen wir auch, inwieweit die bei Insekten beobachtete relativ einheitliche Struktur der olfaktorischen Systeme mit ähnlichen intrinsischen elektrophysiologischen Eigenschaften der Neuronen in diesen Netzwerken einhergeht. Deshalb führen wird die Untersuchungen vergleichend an zwei evolutionär entfernten Insektenarten, der hemimetabolischen Schabe P. americana und der holometabolischen Taufliege D. melanogaster, durch.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen