Optogenetische Closed-Loop Unterbrechung von interiktaler Aktivität im Gyrus Dentatus zur Behandlung kognitiver Dysfunktion bei neurodegenerativen Erkrankungen.

• Antragstellerin: Dr. Elisabeth Heynold
• Fachliche Zuordnung: Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 536202420

Der Hippocampus in der Tiefe des Schläfenlappens des Gehirns ist ein zentraler Knotenpunkt zur Verarbeitung von bewussten Gedächtnisinhalten. Interiktale epileptiforme Entladungen (IED) stören Speicherung und Abruf von Gedächtnisinhalten in Patienten mit Epilepsie, selbst wenn keine epileptischen Anfälle vorliegen. IEDs treten auch bei zahlreichen anderen neurologischen Erkrankungen auf, wie z.B. bei der Alzheimer Demenz, nach Schädel-Hirn Trauma, bei Autismus, ADHS und vielen weiteren Erkrankungen. In dem hier beantragten Projekt möchten wir IEDs genauer zu untersuchen, ihre Fortleitung im Hippocampus verstehen und einen innovativen Therapieansatz erproben. Hierzu planen wir ein Mausmodell der Alzheimer Erkrankung zu nutzen und die Tiere chronisch mit hochauflösenden Mikroelektroden zu implantieren. Wir werden zusätzlich sogenannte optogenetische Techniken einsetzen, mit deren Hilfe wir die Aktivität ausgewählter Gruppen von Neuronen mit implantierbaren Lichtleitern manipulieren können. Unser erstes Ziel ist es zu untersuchen, wie sich IEDs durch den Hippocampus ausbreiten. Dabei interessiert uns besonders die Rolle von hemmenden Nervenzellen im Gyrus Dentatus, einer Untereinheit des Hippokampus. Unsere Hypothese ist, dass sich der Gyrus Dentatus wie eine Schranke verhält, die sowohl physiologische als auch pathologische Signale an nachgeschaltete hippocampale Strukturen durchleiten oder aufhalten kann. Wir postulieren insbesondere, dass eine spezielle Untergruppe von hemmenden Nervenzellen, die durch die Expression des Neuropeptids Somatostatin charakterisiert sind, hierbei eine entscheidende Rolle spielt und die Aktivität dieser Untergruppe von Zellen IEDs entweder aufhalten oder passieren lassen kann. Das zweite Ziel des Projektes ist, IEDs in Echtzeit zu detektieren und durch das gezielte Aktivieren dieser hemmenden, Somatostatin exprimierenden, Nervenzellen in „closed-loop“ aufzuhalten. Zur gleichen Zeit im Hippocampus ankommenden physiologischen Signale, die für eine gesunde Gedächtnisbildung und -Abrufung notwendig sind, sollen ebenso in Echtzeit detektiert und durchgelassen werden. Das dritte Ziel des vorgeschlagenen Projektes ist, die Auswirkung dieser gezielten Closed-Loop Aktivierung von Nervenzellen bei der Ausführung von Gedächtnisaufgaben zu untersuchen. Die Hypothese ist, dass diese gezielte Neurostimulation die Gedächtnisleistung verbessert. Sollte sich diese Hypothese belegen lassen, wäre der Grundstein für eine grundsätzlich neue Therapieform für Patienten mit neurokognitiver Dysfunktion gelegt.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Gyorgy Buzsaki, Ph.D.