Veränderte Funktionen von Ionenkanälen, Membranrezeptoren und neuronaler Netzwerkaktivität, die mit dem thalamokortikalen Dysrhythmiesyndrom assoziiert sind.

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Budde
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle und theoretische Netzwerk-Neurowissenschaften ; Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 353966806

Thalamische Abnormitäten finden sich verbreitet bei neurologischen und psychiatrischen Erkrankung (z. B. Absence-Epilepsie, Kokain-Missbrauch). Aufgrund langsamer Delta- und Theta-Salvenaktivität während Phasen der Wachheit werden diese als thalamokortikale Dysrhythmiesyndrome bezeichnet. Ein hyperpolarisiertes Membranruhepotential thalamokortikaler Schaltneurone ist die Basis dieser aberranten Salvenaktivität. Eine neuronale Hyperpolarisation kann durch vermehrte Inhibition, Deafferentierung oder Blockade von NMDA-Rezeptoren hervorgerufen werden. Sensorische Deprivation und verstärkte Funktion von K+-Kanälen wurden bisher nicht als Ursache der Hyperpolarisation erwogen. Mitglieder der K2P-Kanalfamilie generieren das negative Membranruhepotential von Neuronen. Um sich mit ihrem möglichen Beitrag zu thalamokortikalen Dysrhythmien befassen zu können, ist es notwendig, die zellulären Signalwege zur Modulation der K2P-Kanäle in thalamischen Zellen zu verstehen. Diesbezüglich liegen bisher keine Daten für GABAerge Thalamuszellen vor (lokale Interneurone; Neurone des Nucleus reticularis thalami, NRT).Daher ergeben sich folgende Projektziele: (1) Bestimmung der Funktion von K2P-Kanälen in GABAergen Thalamusneuronen. (2) Bestimmung des Einflusses von Psychostimulanzien und Aktivatoren / Inhibitoren von K2P-Kanal auf zelluläre Aktivität und Netzwerkaktivität im thalamokortikalen System. Da Psychostimulanzien insbesondere die Verfügbarkeit von Dopamin erhöhen, sollen dopaminerge Effekte im Fokus stehen. (3) Bestimmung der Rolle von K2P-Kanälen bei sensorischer Deprivation, die als neues Modell einer thalamokortikale Dysrhythmie etabliert werden soll.Der experimentelle Ansatz umfasst: (1) PCR und Immunhistochemie zum Nachweis der Expression und Lokalisation von Ionenkanälen und Membranrezeptoren. (2) Patch-clamp-Ableitungen zur Bestimmung der elektrophysiologischen und pharmakologischen Eigenschaften von Ionenkanälen und Membranrezeptoren. GABAerge Neurone werden gezielt in transgenen Mäusen, die grün fluoreszierendes Protein (EGFP) unter der Kontrolle des Glutamatdecarboxylase 67-Promotors exprimieren (GAD67-EGFP-Mäuse), untersucht. (3) Netzwerkaktivität wird mit Hilfe von Feldpotentialableitungen in horizontalen Thalamushirnschnitten und thalamokortikalen Hirnschnitten des somatosensorischen Systems (mit ventrobasalem thalamischem Komplex, VB; NRT; primärem somatosensorischen Kortex, S1) untersucht. (4) Systemfunktionen werden durch die Kombination von elektrophysiologischen Ableitungen und Verhaltensanalysen in vivo durchgeführt. (5) Als experimentelle Tiermodelle werden K2P-Kanal-defiziente Mauslinien und sensorische Deprivation (Kürzen der Tasthaare) eingesetzt.Die Ergebnisse der geplanten Studie werden dazu beitragen neue Funktionen und mögliche pathologische Einflüsse von K2P-Kanälen, sowie deren potentielles therapeutisches Potential bei thalamokortikalen Dysrhythmien zu bestimmen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Argentinien
• Partnerorganisation: Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; MINISTERIO DE CIENCIA, TECNOLOGÍA E ; INNOVACIÓN PRODUCTIVA
• Kooperationspartner: Francisco J. Urbano, Ph.D.