Sich auf die Sinne des Zebrafisches besinnen
Ausreichende Innervation des Sinnesorgans, die Versorgung mit Nerven eines Körperteils, ist für das Verhalten, Überleben und die Lebensqualität äußerst wichtig. Obwohl sich viel Forschungsarbeit zu verwandten Themen auf die Entwicklung des Embryos konzentrierte, weiß man relativ wenig über die langfristige Dynamik der Organinnervation. Mit dem Projekt "Establishment and refinement of sensory innervation in the lateral-line system of the zebrafish" (Sensory innervation) sollte diese Lücke geschlossen werden. Der erste Schritt in Richtung eines derartigen Ziels besteht darin zu erforschen, welche Rolle neuronale Aktivitäten und die Architektur eines Sinnesorgans in der Art und Weise spielen, wie die Verästelungen der Neuronen entstehen. Diese neuronale Verzweigung wird von Signalen bestimmt, die Neuriten zu den anvisierten Zielen führen, und Zielzellen räumlich verteilen. Angesichts verschiedener Schwierigkeiten, diese Vorgänge am Menschen zu untersuchen, waren Forscher bisher der Meinung, dass die Sinnesorgane von Wirbeltieren ein ausgezeichnetes Modell zur Analyse des Aufbaus und der Erhaltung der Organinnervation bieten. Forscher von sensorischer Innervation haben daher das mechanosensorische Seitenlinienorgan des Zebrafisches als Modellsystem gewählt. Das Seitenlinienorgan, dessen Struktur und Physiologie dem Innenohr von Säugetieren entspricht, ist in seiner Funktionsweise ein komplexes, aber anatomisch gesehen simples mechanosensorisches Organ. Es besteht aus Einheiten, Neuromasten genannt, die aus einem Kern mechanosensorischer Haarzellen bestehen, die von mindestens zwei afferenten Neuronen innerviert werden, die Impulse zum Gehirn oder zum Rückenmark leiten. Haarzellen können sich schnell regenerieren und reinnervieren, sogar wenn die Neuromasten vollständig ausgebildet sind. Dieses einfache Modell der Verzweigung sensorischer Neuronen ermöglicht eine Erforschung des Vorgangs im lebenden Organismus über einen langen Zeitraum und unter verschiedenen Bedingungen. Wissenschaftler erforschten die Vorgänge intensiv, die der Erarbeitung und erneuten Modellierung der Architektur sensorischer Neuronen im Seitenlinienorgan zugrunde liegen, um festzustellen, welchen Einfluss die Eigeninnervation der Haarzellen hat. Ergebnisse zeigten, dass während der Regeneration der Haarzellen afferente Neuronen strikt nach Polarität selektieren, wodurch Synapsen mit identisch ausgerichteten Zielen neu gebildet werden. Um mehr über diesen Auswahlmechanismus zu erfahren, wurde eine einfache Methode entwickelt, um wichtige Informationen über spezifische Axonterminals zu sammeln und somit die Ausrichtung der Haarzellen auf einzelne afferente Neuronen bei subzellulärer Auflösung zu korrelieren. Bei tauben Zebrafischmutanten verzweigten sich die seitlichen Afferenten tief in die Peripherie und es wurde beobachtet, dass sie instabiler waren sowie eine unsauberere Zielauswahl trafen. Dies weist auf eine größere Rolle der Haarzellenaktivität bei den Entwicklungsmechanismen in Bezug auf periphere Verzweigung und Zielerkennung hin. Ergebnisse der Sensory-Innervationsstudien haben das Potenzial, verbesserte Kenntnisse darüber zu liefern, wie Tiere sensorische Fähigkeiten während ihrer Lebenszeit aufrecht erhalten.
