Descripción del proyecto
El transmisor recibe por fin la atención que merece en el punto de la transmisión de información
Donald Hebb propuso originalmente la existencia de cambios dependientes de la actividad en las neuronas en su trascendental libro publicado en 1949. Desde entonces, los científicos han mejorado de manera formidable nuestra comprensión de las interacciones neuronales mediante la evaluación de la plasticidad sináptica, con una resolución temporal y espacial cada vez mayor y, en algunos casos, incluso a través de la correlación entre los cambios electrofisiológicos y los comportamiento del organismo. Con todo, a pesar del creciente interés y la importancia que tiene lo que sucede en la sinapsis con la cognición y el comportamiento, los cambios presinápticos han quedado relegados en gran medida a un segundo plano en comparación con los cambios postsinápticos. El proyecto financiado con fondos europeos PreSynPlast emplea diferentes preparaciones «in vitro» y estudios electrofisiológicos y moleculares para proporcionar una perspectiva sin parangón sobre la plasticidad presináptica. Los resultados tendrán implicaciones para nuestra comprensión del encéfalo, para los modelos computacionales y la informática, y para nuevas perspectivas sobre enfermedades comunes.
Objetivo
The ambitious goal of this project is to reveal the molecular mechanisms of presynaptic plasticity in the vertebrate brain. Synaptic plasticity occurs in the form of alterations in both presynaptic neurotransmitter release and postsynaptic receptor function. However, due to technical reasons and in contrast to intensely studied postsynaptic plasticity, the presynaptic half of the brain’s synaptic plasticity remains enigmatic. This is a crucial knowledge gap for our understanding of learning and memory.
My ambitious aim is therefore to uncover the molecular and biophysical mechanisms of presynaptic plasticity. Building on my strong track record in presynaptic research, my group made a technical breakthrough by establishing patch-clamp recordings from small nerve terminals of cultured neocortical neurons with unprecedented high resolution. In addition, we use an innovative super-resolution-microscopy approach resolving the rearrangement of proteins within the presynaptic neurotransmitter release site, which allows high-throughput screening of all major classes of synaptic genes for their involvement in presynaptic plasticity. To reveal the neuron- and plasticity-type specificity, the identified molecular pathways will be analysed in different types of neurons in culture and acute brain slices. Building on these unique abilities, I will also investigate physiological and pathophysiological modulations of presynaptic plasticity. Specifically, I will test the hypothesis that metabolic constraints regulate presynaptic plasticity and that the amyloid pathology of Alzheimer’s disease impacts presynaptic plasticity.
Thus, for the first time in the history of neuroscience, neocortical nerve terminals can be investigated with direct electrophysiological recordings and super-resolution microscopy providing unprecedented spatial and temporal resolution for the analysis of presynaptic plasticity. The results could pave the way for new approaches treating neurological diseases.
Ámbito científico
Programa(s)
Régimen de financiación
ERC-COG - Consolidator GrantInstitución de acogida
04109 Leipzig
Alemania