Cholinerge Modulation von Gitterzellen im entorhinalen Kortex der Maus

• Antragsteller: Dr. Holger Dannenberg
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 322014644

Der neuromodulatorische Botenstoff Acetylcholin ist seit langem bekannt für seine besondere Rolle im Rahmen des episodischen Gedächtnisses. Besonders während des Kodierens von neuen Gedächtnisinhalten wird Acetylcholin in hohen Konzentrationen ausgeschüttet. Zudem ist bekannt, dass die zu beobachtenden Gedächtnisstörungen in Patienten der Alzheimerschen Erkrankung mit einem Defizit im cholinergen System einhergehen. Der Mechanismus, über den Acetylcholin das Kodieren neuer Informationen unterstützt, ist bisher jedoch nur unzureichend bekannt. Auf zellulärer Ebene kommt den sogenannten Gitterzellen im entorhinalen Kortex eine besondere Bedeutung zu. Gitterzellen sind am besten in Mäusen und Ratten erforscht und sind immer dann aktiv, wenn sich die Maus oder Ratte an bestimmten Orten im Raum aufhält. Verbindet man diese Orte im Raum mit Linien, ergibt sich das charakteristische Bild von dicht gepackten gleichseitigen Dreiecken, die sich wie ein Gitter über die erkundete Umgebung legen. Dieses Aktivitätsmuster könnte den Rahmen für episodisches und räumliches Gedächtnis bilden und wurde als ein möglicher Auslesemechanismus für einen wichtigen Mechanismus der Navigation, namentlich der Pfadintegration, vorgeschlagen. Im vorliegenden Antrag stelle ich daher die Hypothese auf, dass das Feuerverhalten der Gitterzellen im entorhinalen Kortex von Acetylcholin moduliert wird. Um diese Hypothese zu testen, werde ich das Aktivitätsmuster einzelner Gitterzellen im entorhinalen Kortex in sich frei bewegenden Mäusen mittels sogenannter Tetroden ableiten. Die zusätzliche Anwendung optogenetischer Methoden ermöglicht dabei die gezielte Inhibition der Zellen, die den entorhinalen Kortex mit Acetylcholin versorgen. Diese cholinergen Zellen befinden sich im medialen Septum/diagonalen Band von Broca, eine Region im basalen Vorderhin. Die Ergebnisse der in diesem Antrag vorgeschlagenen Studie werden uns helfen den Zusammenhang zwischen der dynamischen Aktivität des cholinergen Systems und des hochorganisierten Aktivitätsmusters entorhinaler Gitterzellen besser zu verstehen. Darüberhinaus bilden diese Ergebnisse die Grundlage, den in Patienten der Alzheimerschen Erkrankung zu beobachtenden Zusammenhang zwischen einem cholinergen Defizit und Gedächtnisstörungen besser zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Michael Hasselmo, Ph.D.