Gute Balance will Weile haben: Molekulare Timer Homeostatischer Plastizität und ihr Einfluss auf neuronale Aktivität und Meta-Plastizität

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Dirk Dietrich; Professorin Dr. Susanne Schoch McGovern
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 527326166

Neuronale Netzwerke im Gehirn erfordern ein fein reguliertes Gleichgewicht zwischen Erregung und Inhibition, um stabil zu funktionieren (E/I Gleichgewicht). Während ein Individuum sich verhält, schläft oder lernt, strömen ununterbrochen sich kontinuierlich verändernde Informationen ein, die dazu führen, dass die neuronale Aktivität und die synaptische Stärke neuronaler Netzwerke sich ständig ändern. Daher reicht es nicht aus, das Verhältnis erregender zu inhibitorischen Synapsen konstant zu halten, um das E/I Gleichgewicht zu bewahren. Durch verschiedene Formen sogenannter homeostatischer Plastizität (HP) wird sichergestellt, dass die Netzwerke in Antwort auf einkommende Signale nicht überaktiv oder still werden. Eine Besonderheit von präsynaptisch-vermittelter HP (PreHP) ist, dass die Induktion synaptischer Potentierung sehr lange dauert. Seit der Entdeckung der PreHP wurden viele Proteine und strukturelle Veränderungen beschrieben, die notwendig sind, um PreHP zu etablieren. Bis jetzt lag der Fokus jedoch auf Veränderungen, die beobachtet wurden, wenn die Freisetzung des Neurotransmitter Glutamat schon potentiert ist. In diesem Antrag adressieren wir die Hypothese, dass der langsame Zeitverlauf, der der Etablierung von PreHP zugrunde liegt, auf einer molekularen Kaskade von Ereignissen basiert, bei der jeder Schritt auf dem vorhergehenden beruht. Diese Hypothese beruht auf preliminären Daten unserer Arbeitsgruppen. Weiterhin werden wir experimentell das Wechselspiel zwischen homeostatischer Potentierung und anderen Formen der Plastizität experimentell untersuchen. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Untersuchung der funktionellen Auswirkungen von präsynaptischer HP, induziert durch chronische Inaktivierung neuronaler Aktivität, auf die Kontrolle der globalen Aktvität. Zusammenfassend werden die Resultate der geplanten Experimente unser Verständnis der Mechanismen, die der Etablierung der präsynaptisch-vermittelten homeostatischen Plastizität zugrunde liegen, und das Wechselspiel dieser Form von Plastizität mit der Aktivität neuronaler Netzwerke und Meta-Plastizität voranbringen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen