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Analyzing Heterogeneity in Release of Synaptic Vesicles

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Synaptische Aktivität bei Gedächtnis- und Lernfunktionen

Ein detaillierter Einblick in die molekularen Mechanismen ist wichtig, um zu verstehen, wie die synaptische Aktivität im Gehirn Lernen und Gedächtnis beeinflusst.

Gesundheit

Das EU-finanzierte Projekt WIERDA-HETEROGENEITY (Analysing heterogeneity in release of synaptic vesicles) konzentrierte sich auf die Identifizierung und Isolation einzelner aktiver Synapsen, was die Basis für weitere Forschungen zur typischen Aktivität von Synapsen im zentralen Nervensystem (ZNS) bildet und deren Einfluss auf die Informationsspeicherung in neuronalen Netzwerken. Hierfür isolierten die Forscher einzelne ZNS-Synapsen, indem sie die synaptische Transmission in Neuronen blockierten, die sie direkt dem Studienobjekt entnommen hatten. Dies wurde erreicht durch Infusion postsynaptischer Rezeptorblocker und anschließender lokaler "Freigabe" einer einzelnen identifizierten Synapse. In einem multidisziplinären Ansatz, der elektrophysiologische Methoden, Fluoreszenzmikroskopie und pharmakologische Verfahren kombinierte, beurteilten die Forscher die Effizienz der Neurotransmission vor und nach dem Feuern der Synapsen. Mit der Trennung prä- und postsynaptischer Plastizitätsmechanismen gelang WIERDA-HETEROGENEITY ein wichtiger Fortschritt in der Forschung. Plastizität bezeichnet allgemein die Fähigkeit von Zellnetzwerken, ihre Aktivitäten so zu modifizieren, dass sie Erinnerungen abspeichern können, ebenso ist eine effiziente Plastizität die Voraussetzung für Lernfähigkeit. Im Rahmen der Studie untersuchten die Partner die Beteiligung von Synaptotagmin und SNAP-25-Kandidatengenen, die offenbar die Heterogenität bei der Freisetzung synaptischer Vesikel regulieren. In dem Zusammenhang erfolgte auch die visuelle Identifizierung einzelner Synapsen in Neuronen des Hippocampus. Untersuchungen erfolgten zudem an Neuronen, die keine Kandidatenmoleküle oder mutierte Kandidatenmoleküle exprimieren, um deren Einfluss auf eine effiziente präsynaptische Freisetzung zu ermitteln. Die Forschungen von WIERDA-HETEROGENEITY bilden die Grundlage für neue Erkenntnisse zur synaptischen Verarbeitung und Plastizität, was wiederum die Erforschung humanpathogener Mechanismen und der Pathologie von Synaptopathien vorantreiben kann.

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