FOR 2143:  Synaptische Plastizität GABAerger Zellen - Vom Mechanismus zur Funktion

• Fachliche Zuordnung: Biologie ; Medizin
• Förderung: Förderung seit 2014
• Webseite: Zur Homepage
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 245861656

Eine fundamentale Eigenschaft des Gehirns ist die Fähigkeit, neue Innformationen zu erwerben zu speichern und wieder abzurufen, um Individuen zu ermöglichen, sich an ihre verändernde Umwelt anzupassen. Gedächtnisleistungen werden von der Fähigkeit der Nervenzellen vermittelt, die Effizienz ihrer Kommunikationsstellen, der Synapsen, zu verändern. Diese plastischen Veränderungen hängen von der korrelierten neuronalen Aktivität kommunizierender Nervenzellen ab und beinhalten sowohl Langzeitpotenzierung (LTP) als auch Langzeitdepression (LTD) der synaptischen Transmission. Vor ca. 50 Jahren wurde sie synaptische Plastizität erstmals für glutamaterge Synapsen in Netzwerken exzitatorischer Prinzipalzellen nachgewiesen (Hebb, 1949; Bliss & Lomo, 1973). Seitdem gilt die synaptische Plastizität als zentraler neuronaler Mechanismus, der der Gedächtnsbildung im Zentralnervensystem zu Grunde liegt (Malenka, 2003; Feldman & Brecht, 2005). Jüngst Untersuchungen, unsre eigenen einbegriffen gezeigten jedoch, dass synaptische Plastizität auch an glutamatergen Eingängen GABAerger INs auftritt (Isaac et al., 2007; Kullmann & Lamsa, 2007; Lange et al., 2012; Topolnik, 2012). In der Tat wiesen diese Untersuchungen auf eine große Vielfalt der Bedingungen und Formen synaptischer Plastizität in diesen Neuronen hin (Kullmann & Lamsa, 2011). Diese Befunde wiesen darauf hin, dass IN-Plastizität in einer vielfältigen, zelltyp- und synapsenspezifischen Weise zur Informations-verarbeitung beitragen könnte. Aus diesem Grund möchten wir in der beantragten Forschergruppe die Bedeutung der IN Plastizität für Lernen und Gedächtnis in einem dualen Ansatz entschlüsseln. Erstens möchten wir in einem ‚bottom-up’-Ansatz die zellulären und molekularen Mechanismen der synaptischen Plastizität in GABAergen Zellen identifizieren. Zweitens beabsichtigen wir in einem ‚top-down’-Ansatz das Verhältnis zwischen IN Plastizität, Netzwerkaktivität, Lernen und gedächtnisrelevantem Verhalten zu ermitteln. In der ersten Förderperiode der Forschergruppe haben wir diese Zielsetzungen erfolgreich auf Parvalbumin-expremierenden perisoma-inhibierenden (PVIs) und Somatostatin-expremierenden dendriten-hemmenden Interneurone (SOMIs) fokussiert. In der beantragten zweiten Förderperiode möchten wir diesen Zielsetzungen folgen und insbesondere den kausalen Zusammenhang zwischen IN-Plastizität, neuronalen Netzwerkaktivitäten und gedächtnisverwandtem Verhalten erfassen. Um dieses Ziel zu erreichen, werden wir in vivo und in vitro Elektrophysiologie, Neuroanatomie, bildgebende Verfahren, molekulare Biologie, Optogenetik, Verhaltensuntersuchungen und rechnergesteuerte Analysen in einer gemeinsamen, integrativen und kausalen Weise kombinieren.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Internationaler Bezug: Österreich

Projekte

• Die Bedeutung von Interneuron-Plastizität für Gedächtnis- und Engramm-Bildung im Hippocampus (Antragsteller Wulff, Peer )
• Die Rolle der Interneuron Plastizität in der Generierung schneller lokaler Netzwerkoszillationen (Antragsteller Geiger, Jörg )
• Die Rolle der Plastizität von Interneuronen bei der inhibitorischen Kontrolle von Zielbewegungen (Antragsteller Poulet, Ph.D., James F.A. )
• Die Rolle von Aktivität und Plastizität parvalbumin-positiver Interneurone im präfrontalen Kortex bei der Motorkontrolle (Antragstellerin Diester, Ilka )
• Funktionelle Konsequenzen der Plastizität von inhibitorischen Interneuronen (Antragsteller Sprekeler, Henning )
• GABAB Rezeptor-vermittelte Regulation synaptischer Plastizität in hemmenden Interneuronen (Antragsteller Vida, Imre )
• Koordinationsfonds (Antragstellerin Bartos, Marlene )
• Mechanismen die der Interneuron Plastizität im Gyrus Dentatus zu Grunde liegen und ihre Rolle in der Kontrolle von Populationsaktivität in vivo (Antragstellerin Bartos, Marlene )
• Plastizität von Interneuronen während dem räumlichen Lernen (Antragsteller Csicsvari, Jozsef )
• Subzelluläre Verteilung und Dynamiken von Neurotransmitter-Rezeptoren und Cav Kanälen in der Plastizität von Interneuronen (Antragsteller Kulik, Akos )

• Partnerorganisation: Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF)
• Sprecherin: Professorin Dr. Marlene Bartos