Opis projektu
W miejscu transmisji informacji nadajnik zyskuje uwagę, na którą zasługuje
Donald Hebb jako pierwszy ogłosił istnienie zmian neuronowych zależnych od aktywności w swej przełomowej książce opublikowanej w 1949 roku. Od tego czasu badania naukowe w ogromnym stopniu pogłębiły naszą wiedzę na temat interakcji neuronowych, oceniając plastyczność synaptyczną z coraz większą rozdzielczością przestrzenną i czasową, a także, w niektórych przypadkach, poprzez skorelowanie elektrofizjologicznych i molekularnych zmian z zachowaniem organizmu. Jednakże pomimo dużego zainteresowania i znaczenia tego, co dzieje się w synapsach, jeśli chodzi o myślenie i zachowanie, zmiany presynaptyczne są pomijane w porównaniu ze zmianami postsynaptycznymi. Twórcy finansowanego ze środków UE projektu PreSynPlast stosują rozmaite preparaty in vitro oraz badania elektrofizjologiczne i molekularne, by zapewnić nieznany dotąd wgląd w plastyczność presynaptyczną. Wyniki projektu wpłyną na nasze zrozumienie mózgu; będą też mieć znaczenie dla modeli obliczeniowych i samych procesów obliczeniowych, jak również dla nowatorskich podejść do powszechnie występujących chorób.
Cel
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.
Dziedzina nauki
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-COG - Consolidator GrantInstytucja przyjmująca
04109 Leipzig
Niemcy