Die Bedeutung von Gerüchen
Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts ODORPROCESSING (Genetic analysis of olfactory processing and function) wurden die funktionalen Eigenschaften neuronaler Kreisläufe untersucht, die der olfaktorischen Sinnesverarbeitung zugrunde liegen. Gerüche werden von den Geruchsrezeptoren (Odorant Receptors, ORs) erfasst, welche wiederum sensorische Neuronen aktivieren, die Aktivitäten im Riechkolben und dann in den höheren olfaktorischen Zentren des Gehirns auslösen. Unterschiedliche Gerüche werden mit entsprechenden Verhaltensreaktionen assoziiert. Unter Verwendung transgener Mäuse wurde die OR-Genauswahl während der transkriptionalen Regulation untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass OR-Loki langsam aktiviert werden und dass eine anschließende räumliche Begrenzung durch Unterdrückung erreicht wird. Dies legt ein kinetisches Modell für die Initiierung der OR-Genauswahl und die Unterdrückung nicht selektierter OR-Allelen nahe. Forscher änderten unter Anwendung von Mäuseexperimenten, in denen 95 % aller sensorischen Neuronen den gleichen Rezeptor exprimieren, die neuronale Aktivierung durch Gerüche. Die Analyse von Daten zu diesen transgenen Mäusen deutet darauf hin, dass die Erkennung von Mustern neuronaler Aktivitäten von zentraler Bedeutung für die Geruchserkennung ist. Forscher testeten dieses Modell unter Verwendung von Zwei-Photonen-in-vivo-Bildgebungsansätzen, um Muster glomerulärer Aktivitäten und deren Umwandlung in kortikale Geruchsrepräsentationen zu definieren. Es wurden transgene Mäuse verwendet, um die geruchsinitiierten neuronalen Aktivitäten in den definierten neuronalen Zelltypen zu beschreiben. Die Analyse lässt darauf schließen, dass die Hemmung bei mehreren Schritten des olfaktorischen Pfades eine wichtige Funktion für die Verarbeitung geruchsinitiierter neuronaler Aktivitäten hat. Insgesamt gesehen zeigen die Daten, dass sich glomeruläre Aktivitäten durch neuronale Riechkolbenkreisläufe verwandeln lassen. Ferner können stark degradierte sensorische Inputs sinnvolle Geruchsinformationen produzieren, was auf eine wichtige Verbindung zwischen olfaktorischer Verarbeitung und Verhalten hindeutet. Die Anwendung dieser Hightech-Instrumente an lebenden Tieren hat eine Untersuchung der funktionalen Organisation neuronaler Kreisläufe und deren Bedeutung für das olfaktorisch gesteuerte Verhalten ermöglicht.
Schlüsselbegriffe
Geruch, olfaktorische Sinnesverarbeitung, Geruchsrezeptoren, kinetisches Modell, olfaktorisch gesteuertes Verhalten