Descrizione del progetto
Nel sito di trasmissione delle informazioni, il trasmettitore ottiene finalmente l’attenzione che merita
Donald Hebb ha ipotizzato per primo la presenza di modifiche dipendenti dall’attività nei neuroni nel suo libro fondamentale pubblicato nel 1949. Da allora, gli scienziati hanno compiuto enormi progressi nella nostra comprensione delle interazioni neuronali, valutando la plasticità sinaptica con risoluzione temporale e spaziale sempre maggiore e, in alcuni casi, correlando persino le modifiche elettrofisiologiche e molecolari con il comportamento dell’organismo. Tuttavia, nonostante il forte interesse e il significato di ciò che avviene a livello delle sinapsi in relazione alla cognizione e al comportamento, le modifiche presinaptiche sono passate ampiamente in secondo piano rispetto alle modifiche postsinaptiche. Il progetto PreSynPlast, finanziato dall’UE, sta utilizzando una varietà di preparazioni in vitro e studi elettrofisiologici e molecolari per offrire una finestra di osservazione senza precedenti sulla plasticità presinaptica. I risultati avranno possibili conseguenze per la nostra comprensione del cervello, per i modelli computazionali e per il calcolo, oltre che per la formazione di nuovi punti di vista sulle malattie comuni.
Obiettivo
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.
Campo scientifico
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-COG - Consolidator GrantIstituzione ospitante
04109 Leipzig
Germania