Dokument: Zelltypspezifische funktionelle Konnektivität im primären somatosensorischen Kortex der Ratte

Titel:	Zelltypspezifische funktionelle Konnektivität im primären somatosensorischen Kortex der Ratte
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=2273
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20030507-000273-0
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Schubert, Dirk [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 40,27 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 09.02.2007 / geändert 09.02.2007
Beitragende:	Prof. Dr. Luhmann, Heiko J. [Gutachter] Prof. Dr. Schlue, Wolf-Rüdiger [Gutachter]
Stichwörter:	Kortex, Pyramidenzelle, Sternzelle,Barrel, Patch-Clamp, Vibrisse, Caged-Glutamat, Photolyse, Synapse,Morphologie
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibung:	Sensorische Informationen, die über verschiedene Verschaltungszentren zum Kortex gelangen, werden in den Laminae und in den funktionellen Kolumnen des Kortex verarbeitet. Die vielfältigen Interaktionen dieser Strukturen bestimmen, welche Signale weiterverarbeitet oder unterdrückt werden. Für ein umfassendes Verständnis der laminären Interaktionen innerhalb einer Kolumne und der Signalverarbeitung zwischen Kolumnen wird jedoch zunächst ein umfassendes Verständnis der funktionellen Konnektivität der beteiligten Neuronenpopulationen benötigt. Ein wichtiges Modellsystem für die Untersuchung sensorischer Reizverarbeitung im Vertebratenhirn ist der primäre somatosensorische Kortex der Ratte. Dort finden sich in der Lamina IV strukturelle Einheiten, so genannte Barrels, die topographisch korrekte Repräsentationen der mit einzelnen Vibrissen vergesellschafteten Mechanorezeptoren sind. Die Neuronen innerhalb eines Barrels stellen den wichtigsten Anfang In der vorgelegten Dissertation wurde die zelltypspezifische funktionelle Konnektivität exzitatorischer Neuronen innerhalb der Barrels in Lamina IV und der wichtigsten Projektionslamina V untersucht. Die Experimente wurden an koronaren in vitro Hirnschnitt-Präparaten des primären somatosensorischen Kortex junger Wistar-Ratten (P 18-22) durchgeführt. Durch die Kombination von in vitro Whole-Cell Patch-Clamp Ableitungen und lokaler Photolyse von verestertem (Caged-) Glutamat konnten detaillierte topographische Karten intrakortikaler Felder erstellt werden, die exzitatorische oder inhibitorische Eingänge auf die visuell identifizierten Neuronen der Lamina IV und Vb lieferten. Die exzitatorischen Neuronen beider Laminae ließen sich morphologisch, die Lamina Vb Neuronen auch elektrophysiologisch, in jeweils zwei Hauptklassen unterteilen: die bedornten Sternzellen und Pyramidenzellen der Lamina IV sowie die regelmäßig feuernden (regular spiking = RS) Pyramidenzellen und intrinsisch Salven feuernden (intrinsically burst firing = IB) Pyramidenzellen der Lamina Vb. Eine quantitative Analyse der räumlichen Verteilung und Stärke synaptischer Eingänge auf exzitatorische Neuronen beider Laminae zeigten auffällige zelltypspezifische Unterschiede. Die bedornten Sternzellen in Lamina IV erhielten hauptsächlich von Neuronen innerhalb ihres eigenen Barrels monosynaptische exzitatorische und inhibitorische Eingänge. Im Gegensatz dazu erhielten Pyramidenzellen der Lamina IV zusätzlich auch exzitatorische Eingänge von Neuronen außerhalb ihres Barrels. Diese Eingänge stammten vor allem von Neuronen der infragranulären Laminae der eigenen Kolumne, aber auch In der Studie konnte gezeigt werden, dass die Stimulation durch die lokale Photolyse von Caged-Glutamat eine zuverlässige Methode zur Kartierung synaptischer Eingänge auf einzelne abgeleitete Neuronen darstellt. Die Methode bietet dabei gute funktionelle Aussagekraft (i.e. Stärke von exzitatorischen Eingängen) und hohe räumliche Auflösung in einem großen kortikalen Areal. Dafür wurden über zahlreiche Kontrollexperimente Kriterien erstellt, die eine reproduzierbare Identifizierung und Analyse der photolyseinduzierten neuronalen Aktivitäten zulassen. Die Ergebnisse zeigen, dass in wichtigen Schlüssel-Laminae des somatosensorischen Kortex funktionelle Konnektivität und Zellmorphologie korrelieren. Bedornte Sternzellen der Lamina IV sind aufgrund ihrer vorrangig lokalen Verknüpfungen vermutlich bei der frühen Verarbeitung sensorischer Information als lokale Verarbeitungseinheiten wichtig. Pyramidenzellen der Lamina IV können darüber hinaus modulatorische Informationen sowohl aus nicht-granulären Laminae ihrer Kolumne als auch der Nachbarkolumne integrieren, funktionieren also vermutlich eher als globale Verarbeitungseinheiten. Als Projektionsneuronen zeigen Pyramidenzellen der Lamina Vb eine räumlich sehr ausgedehnte funktionelle Konnektivität. RS-Pyramidenzellen der Lamina Vb können vermutlich besonders innerhalb ihrer eigenen funktionellen Kolumne aufgrund starker exzitatorischer und inhibitorischer Modulation effizient sensorische Information integrieren und filtern. IB-Pyramidenzellen der Lamina Vb hin
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie
Dokument erstellt am:	07.05.2003
Dateien geändert am:	12.02.2007
Promotionsantrag am:	07.05.2003
Datum der Promotion:	07.05.2003