Oszillation und Synchronisation im neonatalen Cortex der Maus
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im cerebralen Cortex von neugeborenen Nagern wurden mit in vitro und in vivo elektrophysiologischen Methoden und zellulär bildgebenden Verfahren spontane und evozierte Netzwerkoszillationen charakterisiert, die lokale neuronale Ensembles von 200 bis 400 µm Durchmesser synchronisieren. Vergleichbare Aktivitätsmuster wurden mittels EEG im Cortex von frühgeborenen Kindern beobachtet. Unsere Daten von neugeborenen Nagern zeigen, dass diese frühen neuronalen Ensembles über elektrische Synapsen (sog. gap junctions) gekoppelt sind und dass die corticale Subplatte bei der Entstehung dieser frühen Aktivitätsmuster von zentraler Bedeutung ist. Unsere Befunde deuten darauf hin, dass die Kopplungsstärke benachbarter Ensembles aktivitätsabhängig erhöht werden kann, wobei elektrische Synapsen eine mögliche, Glutamatrezeptoren vom Typ NMDA sicherlich eine wichtige Rolle spielen. Weiterhin konnten wir zeigen, dass muskarinische Rezeptoren, überwiegend vom Typ M1 und M5, an der Entstehung der Subplatten-vermittelten Netzwerkoszillationen zentral beteiligt sind. Eine histologische und PC-unterstützte quantitative Analyse des sog. barrel field Musters im somatosensorischen Cortex von adulten M1, M2, M3, M4 und M5 knockout Mäusen erbrachten jedoch nur geringfügige strukturelle Veränderungen, was wahrscheinlich auf eine Kompensation durch andere Mechanismen erklärbar ist. Zukünftige Studien zur weiteren Aufklärung der Funktion von frühen corticalen Netzwerkoszillationen und deren Manisfestation im adulten Cortex erfordern Messungen unter in vivo Bedingungen und den Einsatz von neuen invasiven Methoden, wie beispielsweise optogenetischen Techniken. Diese Ansätze werden in der von der DFG und vom Schweizerischen Nationalfonds geförderten Forschergruppe "Barrel Cortex Function" in einem internationalen Konsortium seit 2010 verfolgt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Kanold PO, Luhmann HJ
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Kilb W, Kirischuk S, Luhmann HJ
