Molekulare und physiologische Unterschiede der Zeit- und Ratenkodierung in auditorischen Neuronen des Hirnstamms

• Antragsteller: Professor Dr. Felix Felmy
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 576561557

Sensorische Information wird durch verschiedene Strategien, einschließlich Zeit- und Ratenprinzipen kodiert. Im auditorischen Hirnstamm kommen beide Kodierungsstrategien vor und dominieren in unterschiedlichen Kerngebieten. Im medialen Kern des Trapezkörpers (MNTB) ist die Zeitkodierung und im dorsalen Kern des lateralen Lemniskus (DNLL) die Ratenkodierung dominant. Neurone in diesen Kernen sind zellulär auf ihre verschiedenen Kodierungsstrategien und Verarbeitungsaufgaben adaptiert. Im MNTB wird die schnelle Weitergabe von zeitlich präziser Information durch die große Held’sche Kelchsynapse und die biophysikalischen Eigenschaften, die MNTB Neuronen Anfangsfeuern erlauben, garantiert. Die Ratenkodierung basiert im DNLL auf kleinen synaptischen Eingängen und einer Membranbiophysik für ausdauerndes Feuerverhalten, welche komplexe, langanhaltende Integrationsprozesse unterstützt. Trotz der starken Unterschiede der Kodierungsstrategien und dem biophysikalischen Antwortverhalten, scheinen beide Zelltypen einen gleichen Satz an Kaliumkanälen zu exprimieren. Während anscheinend in beiden Kernen ähnliche Kaliumkanäle vorhanden sind, ist wenig über die Rolle spezifischer Natrium- oder andere Ströme bekannt. In diesem Antrag wird zuerst das Vorkommen und die funktionelle Rolle eines im DNLL unerwarteten Kaliumstroms, einem niederschwellig aktivierenden DTX-sensitiven Strom untersucht, der im MNTB bereits detailliert beschrieben ist und dort mit zeitliche präzisem, onset Feuerverhalten assoziiert wird. Dabei wird die Gleichheit der Kaliumströme in den beiden Zellpopulationen verifiziert. Diese Experimente werden von einer vergleichenden Untersuchung der verschiedenen Natriumströme im MNTB und DNLL gefolgt. Durch die Kombination der Ergebnisse erhalten wir ein tiefes Verständnis über die molekularen Unterschiede, die der divergenten Generation von Aktionspotentialen zwischen diesen beiden Kerngebieten zugrunde liegen. Um diese physiologischen Experimente molekular zu komplementieren, werden wir unseren kürzlich etablierten Ansatz der patch-seq Transkriptomanalyse verwenden, welche zusätzliche Unterschiede in der Ionenkanalzusammensetzung zwischen MNTB und DNLL aufzudecken ermöglicht. Dadurch wird dieser Antrag die molekularen und physiologischen Unterschiede entflechten, die Neurone mit spezifischen Adaptionen ausstatten, um verschiedene Kodierungsstrategien zu bedienen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen