Dokument: Effect of the Light/Dark Phase and Constant Light on Spatial Working Memory and Spine Plasticity in the Mouse Hippocampus
| Titel: | Effect of the Light/Dark Phase and Constant Light on Spatial Working Memory and Spine Plasticity in the Mouse Hippocampus | |||||||
| Weiterer Titel: | Effekt der Licht-/Dunkelphase und kosntantem Licht auf das räumliche Arbeitsgedächtnis und Plastizität der Dornfortsätze im Hippocampus der Maus | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=70085 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20250721-123255-9 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Englisch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Schröder, Jane Katharina [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Univ.-Prof. Dr. phil. nat. Charlotte von Gall [Gutachter] Jun.-Prof. Dr. rer. nat. Nadine Erlenhardt [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | In mammals, the circadian system, which controls daily rhythms in physiology and behavior, is hierarchically organized. A essential component of the circadian system is the so-called internal clock, an internal time-keeping system that generates rhythms with a period length of about 24 hours (h), even in the absence of rhythmic environmental cues. Rhythmic environmental stimuli, described as zeitgeber, such as the light-dark cycle, influence the period and phase of the internal clock. Constant light exposure can lead to a phenomenon called chronodisruption, which can negatively impact physical and mental health. In modern society, people are often exposed to much lower light intensity during the day compared to the sunlight, and higher light intensity at night compared to the moonlight. In study we investigated how different light conditions affect hippocampus-dependent spatial working memory and synaptic plasticity. Therefore C57BL/6 mice were kept under three different light conditions: the standard photoperiod of 12 hours of light and 12 hours of darkness (LD), constant darkness for 38 hours (DD) and constant light for 38 hours (LL). In LD, mainly light-dependent rhythms can be studied. Circadian rhythms, which occur even without zeitgebers, are unmasked under DD conditions. In LL, circadian rhythms are weakened, and corticosterone, a stress hormone, which also plays an important role in the circadian system and synaptic plasticity, is elevated. First, hippocampus-dependent working memory performance was examined using a Y-maze, then the hippocampi of the mice were analyzed under the aspect of neural plasticity. In order to do so a Golgi-Cox staining was performed to investigate the morphology of dendritic spines. Additionally, immunohistochemistry was conducted with antibodies against synaptopodin and the ionotropic glutamate receptor GluR1. In LD, there were differences in alternations in the Y-maze as well as in synaptopodin and GluR1 immunoreactivity (IR) between the light and dark phase. In contrast, these differences were not observed in DD and LL, although the locomotor activity was still rhythmic. This suggests that the day-night difference in hippocampal function and structure is more strongly driven by the light/dark cycle than by rest/locomotor activity of the mice. Furthermore, in LL alternation behavior in the Y-maze, spine morphology, as well as synaptopodin and GluR1 IR, were significantly altered compared to LD. This suggests that constant light for 38 hours leads to changes in hippocampal function and structure. In DD, only synaptopodin and GluR1 IR were significantly altered compared to LD. This suggests that constant darkness for 38 hours leads to subtle alternations of hippocampal synaptic plasticity. Further studies are needed to investigate the applicability of these findings to humans, which is particularly relevant in light of the aspects of modern lifestyle mentioned above.Bei Säugetieren ist das zirkadiane System, das tageszeitliche Rhythmen in Physiologie und Verhalten steuert, hierarchisch aufgebaut. Ein wesentlicher Bestandteil des zirkadianen Systems ist die sog. innere Uhr, ein inneres Zeitmesssystem, das auch in Abwesenheit rhythmischer Umweltreize Rhythmen mit einer Periodenlänge von etwa 24 Stunden (h) generiert. Rhythmische Umweltstimuli, sog. Zeitgeber, wie der Hell-Dunkel-Zyklus, beeinflussen die Periode und Phase der inneren Uhr. Dauerlicht kann in einer sog. Chronodisruption resultieren, die sich negativ auf die körperliche und mentale Gesundheit auswirken kann. In der modernen Gesellschaft sind Menschen tagsüber oft einer deutlich geringeren Lichtintensität im Vergleich zum Sonnenlicht und nachts einer höheren Lichtintensität im Vergleich zum Mondlicht ausgesetzt. In dieser Studie wurde untersucht, wie sich unterschiedliche Lichtbedingungen auf das Hippocampus-abhängige Arbeitsgedächtnis und die synaptische Plastizität auswirken. Dazu wurden C57BL/6-Mäuse in drei unterschiedlichen Lichtbedingungen gehalten: In der Standardphotoperiode von 12 h Licht und 12 h Dunkelheit (LD), in konstanter Dunkelheit für 38h (DD), sowie in konstanter Beleuchtung für 38h (LL). Während in LD vorwiegend Licht-abhängige Rhythmen untersucht werden können, werden in DD die zirkadianen Rhythmen demaskiert, die auch ohne Zeitgeber ablaufen. In LL sind die zirkadianen Rhythmen hingegen abgeschwächt und das Stresshormon Corticosteron, das auch im zirkadianen System und der synaptischen Plastizität eine wichtige Rolle spielt, erhöht. Zunächst wurde das Hippocampus-abhängige Arbeitsgedächtnisleistung mittels Y-Labyrinth getestet und anschließend die Hippocampi der Mäuse hinsichtlich neuronaler Plastizität untersucht. Zum einen wurde eine Golgi-Cox-Färbung durchgeführt, um die Morphologie der Dornsynapsen (Spines) zu untersuchen. Zum anderen wurde Immunfluoreszenz mit Antikörpern gegen Synaptopodin und den ionotropen Glutamat-Rezeptor GluR1 durchgeführt. In LD gab es Unterschiede sowohl im Alternationsverhalten im Y-Labyrinth als auch in der Synaptopodin- und der GluR1-Immunreaktion (IR) zwischen der Licht- und der Dunkelphase. Im Gegensatz dazu gab es diese Unterschiede in DD und LL nicht, obwohl die Bewegungsaktivität rhythmisch war. Dies deutet darauf hin, dass der Tag-Nacht-Unterschied in Funktion und Struktur des Hippocampus stärker vom Licht-/Dunkelwechsel als von der Inaktivität/Aktivität der Mäuse beeinflusst wird. Darüber hinaus waren in LL sowohl Alternationsverhalten im Y-Labyrinth als auch Spine-Morphologie sowie Synaptopodin- und GluR1-IR deutlich gegenüber LD verändert. Dies deutet darauf hin, dass konstantes Licht für 38 h bereits zu einer Veränderung in Funktion und Struktur des Hippocampus führt. In DD waren lediglich Synaptopodin- und GluR1-IR deutlich gegenüber LD verändert. Dies deutet darauf hin, dass konstante Dunkelheit für 38 h zu subtilen Veränderungen der synaptischen Plastizität des Hippocampus führt. Es bedarf weiterer Studien um die Übertragbarkeit auf den Menschen zu untersuchen, was vor allem unter den o.g. Aspekten der modernen Lebensweise eine große Relevanz hat. | |||||||
| Lizenz: |  Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Anatomie II | |||||||
| Dokument erstellt am: | 21.07.2025 | |||||||
| Dateien geändert am: | 21.07.2025 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 19.01.2025 | |||||||
| Datum der Promotion: | 10.06.2025 |
