Synaptische und intrinsische Plastizität bei der Kodierung von Stimulus-offsets

• Antragstellerin: Privatdozentin Dr. Conny Kopp-Scheinpflug
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 247344917

Dieses Projekt wird Mechanismen untersuchen, die es dem Gehirn ermöglichen während der Ontogenese und durch später gewonnene Erfahrungen neuronale Verbindungen zu knüpfen, zu lösen und neu zu verknüpfen. Korrekte Verbindungen/Aktivitätsmuster ermöglichen es, Änderungen in der Umwelt, wie das Erscheinen oder Verschwinden eines akustischen Objektes schnell zu erkennen und entsprechend der Änderung zu reagieren. Die Kodierung von Geräuschen in Bezug auf ihren Anfang und ihr Ende sind ist hoch optimiert. Während die zeitlich präzise Kodierung des Stimulusbeginns bereits ausgiebig untersucht wurde, wurde der zelluläre Mechanismus zur Kodierung des Stimulusende erst kürzlich beschrieben: Neurone des Superioren Paraolivären Nucleus (SPN) wandeln starke, die gesamte Stimuluslänge andauernde, inhibitorische Projektionen vom Medialen Trapezkörperkern (MNTB) in eine zeitgenaue Salve von Aktionspotentialen am Stimulusende um. Es ist unbekannt ob und wie der inhibitorische Mechanismus zur Kodierung des Stimulusende von erfahrungsabhängigen Änderungen der akustischen Umwelt, die von der normalen Ontogenese der Sinnesempfindungen bis zu Wahrnehmungsänderungen nach einem akustischen Trauma reichen, beeinflusst wird. Im beantragten Projekt wird untersucht wie die Modifikation bzw. der Verlust der strengen inhibitorischen Kontrolle durch den MNTB die phasische Antwort des SPN am Stimulusende in ein (siehe Pilotdaten) kontinuierlich-rhythmisches Entladungsmuster überführen. Durch eine solche Änderung von phasischem zu kontinuierlichem Entladungsverhalten verhindert vermutlich die Kodierung des Stimulusende durch eine Salve von Aktionspotentialen. Zur Modifikation der inhibitorischen Kontrolle durch den MNTB werden zwei methodische Ansätze genutzt: 1) das reversible Ausschalten des MNTB durch Optogenetik und 2) Akustische Überstimulationzur Induktion eines akustischen Traumas, so dass die plastischen Veränderungen im MNTB/SPN Schaltkreis untersucht werden können. Komplementäre patch-clamp Ableitung in Hirnschnitten und Einzelzellableitungen in vivo ermöglichen es, Mechanismen die das intrinsische Entladungsverhalten des SPN kontrollieren zu untersuchen, als auch die neuronalen Antworten des SPN auf akustische Stimuli in vivo zu analysieren. Die aktivitätsbedingte Verschiebung der Balance zwischen phasischer off-Antwort und kontinuierlichen, rhythmischen Entladungen ist von großer Bedeutung für das Verständnis erfahrungsabhängiger Adaptationsmechanismen. Besonders im iPod Zeitalter, mit seinem Risiko sich ständig sehr hohen Lautstärken auszusetzen und den damit verbundenen Schädigungen, müssen wir kurz- und langfristige Änderungen des auditorischen Systems in Folge akustischer Überstimulation verstehen, um Behandlungsmöglichkeiten zu ermöglichen, die die Funktion des auditorischen Systems schützen oder wiederherstellen können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen