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Projekt
Verdrahtungsspezifität durch impräzise Partnerwahl - Eine vergleichende Analyse von visuellen Neuronen mit unterschiedlichen Selektivitätsprofilen
Fachliche Zuordnung
Entwicklungsneurobiologie
Förderung
Förderung seit 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 453877723
Die Spezifität der Gehirnverdrahtung entsteht durch eine Serie von Entwicklungsprozessen, die unterteilt werden können in den Moment die Synapsenbildung und die Entwicklungsperioden vor und nach diesem 'Moment der Partnerwahl'. Vor der Synapsenbildung schränken die neuronale Morphogenese und die präzise Lokalisation von Axonen und Dendriten die Verfügbarkeit von synaptischen Partnern ein, was signifikant zur Spezifität im adulten Netzwerk beiträgt. Im darauffolgenden Prozess der synaptischen Partnerwahl kann ein Neuron die Fähigkeit haben eine Synapse nicht-selektiv oder nur mit spezifischen Partnern auf der Basis von Mechanismen zu bilden, die selektive Adhäsion, molekulare Kompetenz zur Synapsenbildung, und Interaktionskinetik beinhalten. In welchem Mass Neurone selektiv oder nicht-selektiv im 'Moment der Partnerwahl' Synapsen während normaler Gehirnentwicklung bilden können ist für die meisten Neuronentypen unbekannt. In der ersten Förderperiode war unser Fokus auf einen einzigen Neuronentyp, dorsal cluster neurons (DCNs), und deren Entwicklung vor und bis zum Moment der synaptischen Partnerwahl. Die neuesten Konnektom-Analysen zeigen, dass sogenannte Medulla-DCNs präsynaptische Verbindungen mit 186 unterschiedlichen Neuronen-Typen bilden, also 'nicht-selektiv' erscheinen. Im Gegensatz dazu sind die Photorezeptor-Neuronen R1-6 am anderen Ende des Selektivitäts-Spektrums mit nur wenigen postsynaptischen Partnern und hoher synaptische Spezifität im adulten Konnektom. Wie unterschiedlich oder ähnlich sind der 'Moment der synaptischen Partnerwahl' für diese beiden Neuronentypen? Im ersten Teil dieses Projektes werden wir die Hypothese testen, dass DCNs eine Strategie der impräzisen Partnerwahl einsetzen, welche Synapsenbildung mit einer grossen Zahl von verfügbaren Partnern ermöglicht. Im zweiten Teil werden wir das gleiche theoretische und experimentelle Rahmenwerk für R1-6 einsetzen. Unsere Vorarbeiten haben gezeigt, wie R1-6 während der vorhergehenden Entwicklung selektiv mit den richtig späteren Partnerneuronen zusammengebracht werden; dies erlaubt prinzipiell für intrinsisch impräzise Partnerwahl im Moment der Synapsenbildung, ähnlich den DCNs, jedoch mit dem Ergebnis, dass wenige spezifische synaptische Verbindungen gebildet werden. Wenn diese Arbeiten abgeschlossen sind, werden wir quantitativ getestet haben wie zwei unterschiedliche Neuronentypen mit divergenten Spezifitätsprofilen im adulten Konnektiom ihre synaptischen Partner während des Moments der Partnerwahl selektieren.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
Internationaler Bezug
Frankreich
