Inhibitorische Netzwerke in der äußeren Retina
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In den beiden synaptischen Schichten der Retina werden aus den quantenabhängigen Erregungen der Photorezeptoren durch eine Vielzahl synaptischer Interaktionen die Grundelemente der visuellen Wahrnehmung wie Kontur, Farbopponenz, Bewegung und Bewegungsrichtung, Objekt‐Hintergrund Segregation herausgearbeitet und durch Ganglienzellen repräsentiert. Bei der Generierung der entsprechenden Ganglienzellantworten spielen laterale inhibitorische Prozesse eine entscheidende Rolle, was allein schon durch die große Anzahl und morphologische Vielfalt der inhibierenden Interneurone in der Retina dokumentiert wird. In der äußeren plexiformen Schicht sind es Horizontalzellen, die ein gekoppeltes Netzwerk bilden und über eine negative Rückkopplung mit den Photorezeptoren inhibierend interagieren. Ihnen wurde eine bedeutende Rolle bei der Generierung der antagonistischen Peripherie der rezeptiven Felder von Ganglienzellen zugeschrieben, ohne dass dafür direkte Evidenzen vorlagen. Wir haben zwei Tiermodelle entwickelt, bei denen zum einen die elektrische Kopplung der Horizontalzellen blockiert ist und zum andern eine selektive Ablation der Horizontalzellen möglich ist. Beide Tiermodelle wurden mit histologischen und elektrophysiologischen Methoden analysiert. Die Resultate zeigten, dass die Blockade der elektrischen Synapsen die synaptischen Verbindungen der Horizontalzellen mit den Photorezeptoren nicht beeinflusste und auch die Ionenströme der Horizontalzellen sich nicht von denen aus Kontrolltieren unterschieden. Die rezeptiven Felder der Horizontalzellen waren aufgrund der fehlenden elektrischen Kopplung erwartungsgemäß jedoch sehr viel kleiner. Wenn die Horizontalzellen wesentlich zu der Generierung der rezeptiven Felder von Ganglienzellen beitragen, sollte sich diese Reduktion in deren Antworten niederschlagen. Multielektrodenableitungen von Ganglienzellen zeigten jedoch, dass dies nicht der Fall ist. Damit konnten wir zum ersten Mal nachweisen, dass die elektrische Kopplung der Horizontalzellen die rezeptiven Felder von Ganglienzellen nicht beeinflusst und damit Horizontalzellen keine entscheidende Rolle bei der Generierung der rezeptiven Felder spielen. Die Ablation der Horizontalzellen im zweiten Tiermodell resultierte überraschenderweise in größeren Veränderungen der synaptischen Verbindungen, so dass die geplanten funktionellen Untersuchungen nicht durchgeführt werden konnten. Allerdings ist die festgestellte Plastizität der adulten Retina ein aufregender Befund, der in einem Folgeprojekt vertieft werden soll.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2006). Horizontal cell receptive fields are reduced in connexin57‐deficient mice. Eur J Neurosci 23(12):3176‐86
Shelley J, Dedek K, Schubert T, Feigenspan A, Schultz K, Hombach S, Willecke K, Weiler R
- (2006). Intracellular calcium is regulated by different pathways in horizontal cells of the mouse retina. J Neurophysiol 96(3):1278‐92
Schubert T, Weiler R, Feigenspan A
- (2008). Ganglion cell adaptability: does the coupling of horizontal cells play a role? PLoS One 3(3):e1714
Dedek K, Pandarinath C, Alam NM, Wellershaus K, Schubert T, Willecke K, Prusky GT, Weiler R, Nirenberg S
- (2008). Rod and cone contributions to horizontal cell light responses in the mouse retina. J Neurosci 28(27):6818‐25
Trümpler J, Dedek K, Schubert T, de Sevilla Müller LP, Seeliger M, Humphries P, Biel M, Weiler R
- (2009). Connexin57 is expressed in dendro‐dendritic and axo‐axonal gap junctions of mouse horizontal cells and its distribution is modulated by light. J Comp Neurol 513(4):363‐74
Janssen‐Bienhold U, Trümpler J, Hilgen G, Schultz K, Müller LP, Sonntag S, Dedek K, Dirks P, Willecke K, Weiler R
- (2009). Ether‐à‐gogo‐related gene (erg1) potassium channels shape the dark response of horizontal cells in the mammalian retina. Pflugers Arch 458(2):359‐77
Feigenspan A, Trümpler J, Dirks P, Weiler R
