Dopaminerge Modulation Mechanosensorischer Schaltkreise

• Antragsteller: Professor Dr. Johann Heinrich Bollmann, seit 1/2023
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 446150760

Unsere Sinne nehmen Reize unserer Umwelt war und ermöglichen es uns angemessen darauf zu reagieren. Die Wahrnehmung mechanischer Reize gehört dabei zu den ältesten und grundlegendsten Formen der Reizaufnahme. Zu ihr gehören das Erspüren von Berührungen und unangenehmen Reizen durch freie Nervenendigungen in der Haut, die auf mechanische, thermale und schädliche Einflüsse reagieren. Abhängig vom Verhaltenskontext kann sich die Empfindlichkeit sensorischer Nervenzellen verändern. Zum Beispiel, können Sinneseindrücke während des Schlafes runterreguliert oder bei Erregung verstärkt werden. Sinnessysteme können während selbstverursachter Reizung unterdrückt werden, oder Schmerzwahrnehmung wird während eines Kampfes unterdrückt. Es kann auch zu langfristigen Änderungen der Schmerzverarbeitung kommen, so entstehen verursacht durch langanhaltende starke Schmerzreize chronische Schmerzen. In unserem Modell, der Zebrafischlarve, werden mechanische Stimuli durch freie Nervenendigungen in der Haut oder im Falle von Wasserbewegung, durch spezialisierte mechanorezeptive Haarzellen des Seitenliniensystems wahrgenommen. Beide Sinnessysteme scheinen direkt von dopaminergen Neuronen im Diencephalon moduliert zu werden. Diese weitreichenden diencephalen dopaminergen Nervenzellen sind homolog zu den hypothalamischen A11 dopaminergen Neuronen der Säugetiere. Die A11 Neurone modulieren sensorische Verarbeitungswege und ihnen wird eine Rolle bei Krankheiten mit sensorischen Auffälligkeiten wie dem Ekbom-Willis-Syndrom (Restless Legs Syndrom), chronischen Schmerzen und Migräne zugeschrieben. Obwohl zahlreiche neuere Untersuchungen nahelegen, dass dopaminerge Neurone des A11 Typs an sensorischer Modulation beteiligt sind und eine wichtige Rolle bei den Symptomen verschiedener Nervenerkrankungen spielen, sind die genauen Mechanismen dieser Modulation und die Details der Verarbeitung unzureichend verstanden. In diesem Forschungsvorhaben untersuchen wir mit opto- und elektrophysiologischen Ansätzen den Schaltkreis zwischen A11 homologen dopaminergen Neuronen und den mechanosensorischen Organen in Zebrafischlarven, mit dem Ziel die biologische Funktion der dopaminergen Modulation sensorischer Systeme zu verstehen. Die Zebrafischlarve ist dabei ein ideales Modell um Reizverarbeitung und Modulation zu untersuchen, da sie sich auf Grund ihrer geringen Größe, der fast vollständigen Transparenz und der Zugänglichkeit für moderne gentechnische Methoden besonders gut für physiologische Studien eignet. Die Ergebnisse dieser Untersuchung sollen dazu beitragen die Funktion der dopaminergen Regulierung mechanosensorischer und möglicherweise schmerzwahrnehmender Systemen zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemalige Antragstellerin: Dr. Melanie Hähnel-Taguchi, bis 1/2023