Genauer Blick auf die Gehirnfunktion
Das Gehirn verarbeitet ständig innere und äußere Reize, um Reaktionen zu steuern. Diese intrinsische Kapazität beruht auf neuronalen Netzen, die der Umwandlung von sensorischen und propriozeptiven Informationen in elektrische Signale fähig sind. Insbesondere können neuronale Dendriten die Integration synaptischer Eingangssignale aus mehreren Quellen unterstützen und sind von entscheidender Bedeutung für die neuronale Verarbeitung. Einige Aspekte des zugrunde liegenden Mechanismus, wie die genaue räumliche und zeitliche Verteilung von eingehenden synaptischen Signalen sowie die morphologischen und elektrischen Eigenschaften des integrierenden Neurons sind noch unerforscht. Um dies zu beheben, untersuchte die EU-finanzierte Studie VISUALDENDRITE (In vitro and in vivo examination of the spatial and temporal distribution of synaptic inputs and synaptic integration in layer 2/3 visual cortical neurons) das Cerebellum als Modell, wo mehrere sensorische Afferenzen konvergieren und sich integrieren, um das motorische Lernen und Verhalten zu steuern. Die Forschungsaktivitäten konzentrierten sich auf Stelatzellen (SC), Neuronen, die synaptische Eingaben von Tausenden von parallelen Fasern erhalten und Feedforward-Hemmung auf die Purkinje-Zellen des Kleinhirns bieten. Ziel war es, den Mechanismus aufzuklären und die funktionellen Konsequenzen des integrativen Verhaltens von SC zu studieren. Mithilfe eines hochempfindlichen optischen Werkzeugs und eines neuronalen Markierungsfarbstoffs konnten die Wissenschaftler die dendritische Spannung bei synaptischer Aktivität aufzeichnen. In Kombination mit Ca2+-Bildgebung und Glutamat-Uncaging konnten sie die Eingabe-Ausgabe-Funktionen für Ca2+ und die Spannungsreaktionen während der synaptischen Stimulierung beschreiben. Sie stellten fest, dass dünne Dendriten von SC die sublineare Summierung benachbarter synaptischer Eingänge ermöglichen, während die dendritische Ca2+-Signalisierung einem linearen oder supralinearen Modus folgten. Dies ist von größter Bedeutung, da Ca2+ für die Auslösung von lang- und kurzfristiger synaptischer Plastizität verantwortlich ist. Insgesamt liefern die Studienergebnisse kritisch Einblick in den Informationsfluss der Mikroschaltung im Cerebellum. In Anbetracht der Bedeutung des Kleinhirns bei neurologischen und psychiatrischen Störungen können die Projektergebnisse helfen Arzneimittelziele zu identifizieren und neuartige Therapien zu entwickeln.
Schlüsselbegriffe
Gehirn, Neuronen, synaptisch, Cerebellum, Stelatzellen, Ca2+, Plastizität
