Plasticity and function of backpropagating Action Potential mediated calcium signals in dendritic spines

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Friedrich Johenning
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 220101484

Ein Aktionspotenzial kann nach überschwelliger Stimulation in den Dendritenbaum zurücklaufen. Die so vermittelte Depolarisation dendritischer Segmente und postsynaptischer Dornen (Spines) führt zu einem durch spannungsabhängige Calciumkanäle vermittelten Calciumeinstrom in Dendriten und Spines. Diese globalen, durch rückläufige Aktionspotentiale vermittelten Calciumtransienten aktivieren eine größere Anzahl von Spines als durch spezifische synaptische Eingänge vermittelte lokale Calciumtransienten. Funktionell sind diese globalen Calciumtransienten schlecht verstanden. Ziel dieser Arbeit ist es, herauszufinden inwieweit aktionspotentialvermittelte globale Signale selbstregulierende, plastische Ereignisse sind und synaptische Übertragung verändern. In Schicht II Sternzellen des mittleren entorhinalen Cortex werden Induktions- und Expressionsmechanismen der Verstärkung der durch rückläufige Aktionspotentiale vermittelten Calciumtransienten untersucht. Ferner werden funktionelle Auswirkungen dieser Signale auf die synaptische Übertragung sowie die Funktion neuronaler Schaltkreise analysiert. Methodisch werden Ganzzellableitungen (patch-clamp Technik) mit hochauflösenden fluorimetrischen Zweiphotonen-Calciummessungen durch einen niederaffinen Calciumindikator (fluo4FF) verwendet. Das zusätzliche intrazelluläres Befüllen der Zellen mit dem Fluoreszensfarbstoff Alexa 594 erlaubt die gleichzeitige Erfassung der Spinemorphologie zur kombinierten Analyse funktioneller und morphometrischer Daten. Zweiphotonen-Glutamatuncaging soll verwendet werden, um die Interaktion zwischen durch rückläufige Aktionspotentiale vermittelten Calciumtransienten und synaptischer Transmission auf Einzelspineebene zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Professor Dr. Dietmar Schmitz