Regulation von Plastizität im barrel Cortex

• Antragsteller: Professor Dr. Heiko J. Luhmann
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 447950614

Corticale Neuronen bilden synaptische Schaltkreise, um die komplexen Funktionen des cerebralen Cortex zu erfüllen. Die Bildung von Schaltkreisen während der frühen Entwicklung beruht auf der Interaktion zwischen intrinsischen genetischen Programmen, die u.a. durch Transkriptionsfaktoren reguliert werden, und extrinsischen aktivitätsabhängigen Prozesse in den synaptischen Verschaltungen. Um die Funktion von Transkriptionsfaktoren bei der Regulation von aktivitätsabhängigen neuronalen Modifikationen zu identifizieren, soll in diesem Antrag am Modell des barrel Cortex von Nagetieren die Funktion von Lhx2, einem LIM-Homöodomänen-Transkriptionsfaktor, bei der Regulation der Plastizität untersucht werden. Der barrel Cortex im primären somatosensorischen Kortex (S1) der Maus ist ein ideales Modell zur Untersuchung der Entstehung corticaler Schaltkreise. Der barrel Cortex ist topographisch in Gruppen von Schicht (layer) 4 (L4) -Neuronen organisiert, die als barrels bezeichnet werden und welche die corticale Repräsentation der Vibrissen darstellen. Die korrekte Bildung der barrels erfordert die intrinsische Spezifikation der L4-Neuronen und die synaptische Aktivierung von den Vibrissen. Wie die Neuronen auf diese neuronale Aktivität reagieren, um barrels zu generieren, ist weitgehend unbekannt. Darüber hinaus zeigt der barrel Cortex in frühen Entwicklungsstadien eine bemerkenswerte Plastizität. Wie die Plastizität des barrel Cortex genetisch reguliert wird, ist jedoch nicht vollständig aufgeklärt. Dr. Chou´s Labor konnte eine neue Funktion von Lhx2 bei postmitotischen Neuronen identifizieren, welche die Entwicklung des barrel Cortexreguliert, während Dr. Luhmann die Veränderungen der neuronalen Aktivitäten im barrel Cortex während der ersten Wochen nach der Geburt untersuchte. Kürzlich haben wir bei Lhx2-Mutantenmäusen festgestellt, dass die Plastizität des barrel Cortex beeinträchtigt ist. In diesem Antrag sollen Veränderungen der neuronalen Aktivität und Plastizität bei Wildtyp- (WT) und Lhx2-Mutanten während der Entwicklung des Barrel-Cortex in der ersten postnatalen Woche untersucht werden. Wir kombinieren die Expertise von Dr. Chou´s Gruppe in der Mausgenetik und corticalen Entwicklung und Dr. Luhmanns Gruppe in der elektrophysiologischen Analyse und neocorticalen Bildgebung von neugeborenen Mäusen in vivo. Ziel ist die Aufklärung der Mechanismen, wie Lhx2 die strukturelle und funktionelle Plastizität des barrel Cortex reguliert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Taiwan
• Partnerorganisation: National Science and Technology Council (NSTC)
• Kooperationspartnerin: Shen-Ju Chou, Ph.D.