Synaptische Übertragung verhaltensgenerierter sensorischer Information durch graduierte Signale und Aktionspotentiale im visuellen System der Fliege

• Applicant: Dr. Rafael Kurtz
• Subject Area: Cognitive, Systems and Behavioural Neurobiology
• Term: from 2007 to 2013
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 62728115

• Final Report Year: 2014

Final Report Abstract

Im visuellen System der Fliege (Calliphora vicina) wurden bewegungsempfindliche Neurone untersucht, deren synaptische Ausgangssignale sich aus graduierten Änderungen des Membranpotential und Aktionspotentialen mit variabler Amplitude zusammensetzen. Um die Rolle beider Signalanteile bei der Übermittlung von Bewegungsinformation zu charakterisieren, wurden diese Neurone zusammen mit einem postsynaptische Neuron abgeleitet und spezielle Voltage-Clamp Techniken („VCcCC“) eingesetzt. In der ersten Projektphase wurden bewegte Streifenmuster verwendet. Es konnte gezeigt werden, dass die postsynaptische Aktivität sowohl durch graduierte Potentiale als auch durch Aktionspotentiale des präsynaptischen Neurons beeinflusst wird. Beide Signalanteile interagieren dabei, indem die Aktionspotentialamplitude vom graduierten Membranpotential abhängt, und die zeitliche Korrelation prä- und postsynaptischer Aktionspotentiale beeinflusst. In der zweiten Projektphase wurde mit naturalistischen Bewegungssequenzen gearbeitet, um die Rolle beider Signalanteile für die Repräsentation unterschiedlicher Komponenten der Eigenbewegung aufzuklären. Es gelang, erste Hinweise darauf zu gewinnen, dass die Reduktion des graduierten Anteils des präsynaptischen Signals durch VCcCC die übertragene Information spezifisch modifiziert und die Korrelation prä- und postsynaptischer Aktivität beeinflusst. Die mit dieser anspruchsvollen Methodik gewonnene Datenbasis erwies sich jedoch bislang leider als noch nicht ausreichend, um solide Schlussfolgerungen zu ziehen.

Publications

• (2009) Precise timing in fly motion vision is mediated by fast components of combined graded and spike signals. Neuroscience 160:639-650
  Beckers U, Egelhaaf M & Kurtz R
  
• (2011) Synaptic transmission of graded membrane potential changes and spikes between identified visual interneurons. European Journal of Neuroscience 35, 705-716
  Rien, D., Kern, R. & Kurtz, R.
  
• (2013) Spatiotemporal processing of dynamic visual information in the insect neural system. In: Spike timing: mechanisms and function. CRC press, Boca Raton (Frontiers in Neuroscience series), Eds: P.M. diLorenzo und J.D. Victor
  Kurtz R