Kontakt

Dr. Matthias Eder
Dr. Matthias Eder
Core Unit Leiter
Telefon: +49 (0) 89-30622-243 / -284

Methoden

<p><strong>Feldpotenzial-Ableitungen.</strong> Langzeitpotenzierung (LTP) synaptischer Transmission im Hippokampus einer Maus. Feld exzitatorische postsynaptische Potenziale (fEPSPs) im CA1 Stratum radiatum wurden mittels einer extrazellul&auml;ren Elektrode abgeleitet. LTP wurde durch Hochfrequenz-Stimulation (HFS) induziert.</p> Bild vergrößern

Feldpotenzial-Ableitungen. Langzeitpotenzierung (LTP) synaptischer Transmission im Hippokampus einer Maus. Feld exzitatorische postsynaptische Potenziale (fEPSPs) im CA1 Stratum radiatum wurden mittels einer extrazellulären Elektrode abgeleitet. LTP wurde durch Hochfrequenz-Stimulation (HFS) induziert.

[weniger]
<p><strong>Patch-Clamp-Ableitung</strong> spontaner synaptischer Aktivit&auml;t in einem hippokampalen Neuron.</p> Bild vergrößern

Patch-Clamp-Ableitung spontaner synaptischer Aktivität in einem hippokampalen Neuron.

[weniger]
<strong>Fluoreszenzmikroskopie</strong> von Neuronen in der zentralen Amygdala einer Maus. Bild vergrößern
Fluoreszenzmikroskopie von Neuronen in der zentralen Amygdala einer Maus. [weniger]
<p><strong>Voltage-Sensitive Dye Imaging (VSDI)</strong> Messstand und Ableitung neuronaler Netzwerkaktivit&auml;t im Hippokampus einer Maus.</p> Bild vergrößern

Voltage-Sensitive Dye Imaging (VSDI) Messstand und Ableitung neuronaler Netzwerkaktivität im Hippokampus einer Maus.

[weniger]
<strong>Optogenetik</strong> Messstand und optogenetische Induktion (Blaulicht-Pulse, obere Ableitspuren) bzw. Inhibierung (gelbes Licht, untere Ableitspuren) von Nervenzell-Entladungen im Hippokampus einer Maus. Bild vergrößern
Optogenetik Messstand und optogenetische Induktion (Blaulicht-Pulse, obere Ableitspuren) bzw. Inhibierung (gelbes Licht, untere Ableitspuren) von Nervenzell-Entladungen im Hippokampus einer Maus. [weniger]

Elektrophysiologie und Dynamik neuronaler Netzwerke

Aus naturwissenschaftlicher Sicht resultieren psychiatrische Störungen aus pathologisch veränderten Funktionsweisen des Gehirns, dessen grundlegender funktioneller Baustein die Nervenzelle oder das Neuron ist. Ein Grundcharakteristikum dieses hoch spezialisierten Zelltyps ist die Fähigkeit, elektrische Signale zu generieren. In Wirbeltiergehirnen verschalten sich Neurone über Synapsen zum Zwecke interneuronaler Kommunikation zu extrem komplexen Netzwerken. Es ist letztendlich die elektrische Aktivität dieser neuronalen Netzwerke, die Emotionen und Verhaltensweisen generiert und kontrolliert.

Um die enorme Komplexität des menschlichen Gehirns zu veranschaulichen, seien folgende Zahlen und Fakten genannt: Dieses Organ enthält in etwa 100 Milliarden Nervenzellen, von denen jede einzelne durchschnittlich 1000 chemische Synapsen zu anderen Neuronen ausbildet. Darüber hinaus ist die Übertragungsstärke der elektrischen Nervenzellsignale an den daraus resultierenden ca. 100 Billionen chemischen Synapsen nicht fixiert. An diesen Synapsen werden, abhängig vom Neuronentyp, unterschiedliche Überträgerstoffe (Neurotransmitter) ausgeschüttet (z. B. Glutamat, GABA, Serotonin und Dopamin). Die synaptische Übertragungsstärke kann beispielsweise durch veränderte Neurotransmitterkonzentrationen, aktivitätsabhängige Prozesse (synaptische Plastizität) sowie zahlreiche endogene und exogene modulatorische Substanzen kurz- oder langandauernd erhöht oder abgeschwächt werden. Neben der synaptischen Plastizität weist das Gehirn noch weitere Plastizitätsformen auf (z. B. strukturelle Plastizität), die einschließlich der synaptischen Plastizität unter dem Begriff "Neuroplastizität" subsumiert werden können. Aufgrund der geschilderten strukturellen und physiologischen Eigenschaften des Gehirns kann man davon ausgehen, dass Veränderungen des “Flusses” elektrischer Aktivität durch neuronale Netzwerke des Gehirns eine ursächliche Rolle in der Pathogenese und/oder beim Auftreten von Symptomen psychiatrischer Krankheiten spielen.

Die Erforschung der Pathophysiologie von psychiatrischen Krankheiten ist nicht nur eine große wissenschaftliche Herausforderung, sondern auch eine Grundvoraussetzung für hypothesengesteuerte Entwicklungen effektiverer pharmakologischer Behandlungsformen dieser Krankheiten. Somit erscheint es äußerst wichtig, Veränderungen neuronaler Netzwerkaktivität und interneuronaler synaptischer Kommunikation im Gehirn aufzudecken, die maßgeblich an der Entstehung von Kernsymptomen dieser Krankheiten beteiligt sind oder zumindest damit einhergehen. Die Core Unit “Elektrophysiologie und Dynamik neuronaler Netzwerke” widmet sich dieser Aufgabe und richtet hierbei ihr Augenmerk vor allem auf Stress-assoziierte psychiatrische Störungen. Das in unterschiedlichen Mausmodellen eingesetzte Methodenspektrum umfasst klassische elektrophysiologische Techniken, Infrarot-gelenkte Photostimulation, “Voltage-Sensitive Dye Imaging” und optogenetische Stimulation/Hemmung der elektrischen Aktivität lokaler Neuronenverbände. Mit Hilfe dieser Methoden arbeiten wir weiterhin an der Aufklärung modulatorischer Wirkungen verschiedener endogener und exogener Substanzen, darunter “Corticotropin-Releasing Factor” (CRF) und Antidepressiva.

Eingesetzte Methoden:

  • Feldpotenzial-Ableitungen
  • Patch-Clamp-Ableitungen
  • Fluoreszenzmikroskopie
  • Voltage-Sensitive Dye Imaging (VSDI)
  • Optogenetische Techniken
  • Infrarot-gelenkte Photostimulation
 
loading content