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Neues zu den Eigenschaften von Interneuronen

Die Erforschung der Interaktion verschiedener Neurone im zentralen Nervensystem ist von enormer medizinischer Bedeutung, sodass sich europäische und amerikanische Wissenschaftlern nun gemeinsam mit der Rolle von Interneuronen in neuronalen Schaltungen befassten.
Neues zu den Eigenschaften von Interneuronen
GABAerge Interneuronen haben eine Schlüsselfunktion bei der sensorischen Verarbeitung und Plastizität im reifen und sich entwickelnden Gehirn. Interneurone lassen sich in Klassen mit unterschiedlichen molekularen, morphologischen und funktionellen Eigenschaften einteilen, etwa Parvalbumin-exprimierende (PV) und Somatostatin-exprimierende (SOM) Interneuronen. Obwohl Fehlfunktionen viele neurologische Krankheiten verursachen, bestehen noch Unklarheiten zur Rolle spezifischer Subtypen von Interneuronen.

Im Allgemeinen liegen neuronalen Operationen zwei grundlegende Rechenoperationen zugrunde - Teilung und Subtraktion. Teilung findet statt, wenn die Funktion eines Neurons herunterreguliert wird, Subtraktion hingegen reduziert auf homogene Weise und unabhängig vom sensorischen Reiz die Feuerungsrate einer Zelle. Nun wurde die These aufgestellt, dass verschiedene kortikale inhibitorische Zellklassen unterschiedliche Kombinationen der teilenden oder subtraktiven Inhibition bei der sensorischen Stimulation kortikaler Netzwerke generieren.

Die EU-finanzierte Projekt INTERNEURONS (Optogenetic decomposition of inhibitory micro-circuits in the mouse V1 and S1) untersuchte mit modernsten bildgebenden und optogenetischen Verfahren transgene Mauslinien, um die Aktivität von PV- oder SOM-Neuronen präzise zu manipulieren und dabei die Reaktion der Zielstrukturen aufzuzeichnen.

Die Ergebnisse zeigten, dass diese Interneurone abhängig vom sensorischen Kontext sehr entgegengesetzte Reaktionen zeigen. Experimentelle und rechnerische Modelle legen nahe, dass sich PV- und SOM-Interneuronen an den Reiz anpassen und entweder eine Teilung oder Subtraktion bei ihren Zielzellen bewirken. Beispielsweise reagierten SOM-Interneurone auf starke Stimuli mit Teilung, auf schwache Stimuli hingegen mit Subtraktion.

Die Ergebnisse liefern grundlegende Erkenntnisse zur Funktion von Interneuronen im Mauskortex. Eine Extrapolation dieser Daten auf das menschliche Gehirn wird dazu beitragen, die Rolle komplexer neuronaler Verschaltungen und Ursachen verschiedener neurologischer Erkrankungen zu klären.

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Schlüsselwörter

Interneuron, zentrales Nervensystem, neuronale Schaltkreise, GABA, PV, SOM, neurologische Störung, optogenetisch
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