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FP7

DENDRITE2BEHAVIOR Ergebnis in Kürze

Project ID: 329316
Gefördert unter: FP7-PEOPLE
Land: Deutschland

Wir dendritische Aktivitäten sich auf das Verhalten auswirken

Bei Dendriten handelt es sich um verzweigte Fortsätze von Neuronen. EU-Fördermittel ermöglichten Forschern unter Verwendung neuer Techniken und optogenetischer Instrumente zur Modifizierung tierischer Verhaltensweisen die Manipulation dendritischer Aktivitäten im zentralen Kortex.
Wir dendritische Aktivitäten sich auf das Verhalten auswirken
Bis vor Kurzem waren Wissenschaftler davon überzeugt, dass Dendriten von Natur aus passiv sind und ausschließlich elektrische Signale weiterleiten können. Vor Kurzem hat sich jedoch gezeigt, dass sich dendritische Aktivitäten stark auf das somatische Aktionspotenzial auswirken.

Wissenschaftler des Projekts DENDRITE2BEHAVIOR (From dendrite to behavior: fiberoptic imaging and optogenetic manipulation of dendritic activity in behaving animals) manipulierten optisch eine ausgewählte Region in den Dendriten der pyramidalen Kortikalschicht-Neuronen im Gehirn. Das Ziel war die Modulation tierischer Verhaltensweisen.

Forscher entwickelten ein extrem leichtes faseroptisches Mikroperiskopsystem für eine selektive Fotostimulation des Kortex von sich frei verhaltenden Nagetieren. Dieser Durchbruch trug dazu, wissenschaftliche Ergebnisse von hoher Bedeutung zu erzielen, die in Kürze in Form von vier Artikeln in Fachzeitschriften zur Veröffentlichung eingereicht werden.

Die Projektmitglieder fokussierten sich zunächst auf den Einfluss dendritischer Aktivitäten auf Elektroenzephalogramm (EEG)-signale. Sie demonstrierten schlüssig, dass die Dendriten der pyramidalen Kortikalschicht-5 (L5)-Neuronen Calciumspitzen mit Amplituden in einer Höhe produzieren, die denen exzitatorischer postsynaptischer Potenziale gleicht. Diese Spitzen beeinflussen ebenfalls stark das an der kortikalen Oberfläche gemessene Potenzial.

Diese Resultate stellen die aktuelle Annahme in Frage, dass EEG-Signale exzitatorische postsynaptische Potenziale widerspiegeln. Das EEG wird großflächig für klinische und nicht klinische Anwendungen eingesetzt und die Projektdaten könnten hinsichtlich einer veränderten Auslegung von EEG-Daten bezüglich gesunder und erkrankter Personen von entscheidender Bedeutung sein.

Erwähnenswerter Weise wurde eine neue Methode entwickelt, welche die gleichzeitige Verwendung zweier Mikroperiskopsysteme beinhaltet und die Forschern in vivo die Aktivierung zweier getrennter kortikaler Schichten ermöglicht.

Die Dendriten pyramidaler L5-Neuronen erstrecken sich in alle kortikalen Schichten (L1 bis L6). Forscher konnten jetzt technisch zum ersten Mal die Verbindung zwischen Top-down-Signalen bei L1 und sensorischen Bottom-up-Signalen bei L4 untersuchen. Infolgedessen stellten Forscher die ersten in-vivo-Beweise dafür bereit, dass pyramidale L5-Neuronen äußerst sensibel auf zufällig eingehende Inputs in unterschiedlichen Kortikalschichten reagieren.

Die Projektergebnisse sind im Bereich der Neurowissenschaften von höchster Bedeutung. Der zerebrale Kortex steht mit wichtigen kognitiven Funktionen wie der Konzentrationsfähigkeit, dem Gedächtnis, der Wahrnehmung und dem Sprachvermögen in Verbindung. Forscher können jetzt ihr Arsenal um ein leistungsstarkes Instrument erweitern, dass in vivo die selektive und exakte Aktivierung unterschiedlicher Kortikalschichten ermöglicht. Dies hat weitreichende Auswirkungen für die Feststellung und Heilung neurologischer sowie Verhaltensstörungen.

Verwandte Informationen

Fachgebiete

Scientific Research

Schlüsselwörter

Dendrit, zerebraler Kortex, Verhalten, optogenetisch, pyramidales Neuron, Mikroperiskop, EEG, neurologische Erkrankung
Datensatznummer: 183007 / Zuletzt geändert am: 2016-07-18
Bereich: Biologie, Medizin