Interneuronale Plastizität während räumlichen Lernens

Der Hippocampus ist eine Gehirnregion, die wichtig für das Lernen und das Bilden von Erinnerungen ist. Neuronen im Hippocampus bilden komplexe neuronale Schaltkreise, in denen die Aktivität der exzitatorischen Zellen von vielen anatomisch unterschiedlichen Zelltypen geregelt wird. Der Großteil der exzitatorischen Zellen im Hippocampus kodiert räumliche Information: sie sind in spezifischen Bereichen in der Umgebung aktiv, und jede Zelle ist an einem unterschiedlichen Ort aktiv. Diese Zellen, auch Platzzellen genannt, spielen wichtige Rollen für das räumliche Lernen, denn die kognitiven Karten, die durch sie gebildet werden, helfen den Versuchstieren, zu gewünschten Orten einer Umgebung zu gelangen. Wenn Versuchstiere neue Zielorte, die sie zu erreichen haben, erlernen, ändern sich durch das Lernen die kognitiven Karten und die Kodierungseigenschaften der Platzzellen. Überraschenderweise involviert diese Reorganisation der Kodierung exzitatorischer Platzzellen auch Änderungen in inhibitorischen Zellen. Während des räumlichen Lernens ändern auch inhibitorische Zellen ihre Aktivität, und die Stärke des Inputs, den sie von exzitatorischen Zellen erhalten, ändert sich ebenfalls. Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist, zu verstehen, welche Verhaltensweisen von Änderungen des Inputs an inhibitorische Zellen begleitet werden, und zu untersuchen, ob sich unterschiedliche Arten von inhibitorischen Zellen während der Bildung von neuen räumlichen Erinnerungen auch unterschiedlich verhalten. Darüber hinaus werden wir die Rolle solcher Veränderungen für die Bildung von räumlichen Erinnerungen untersuchen, was Updates der kognitiven Karten und der Kodierung von Platzzellen benötigt. Insgesamt strebt diese Arbeit an, unser Verständnis der Veränderungen im neuronalen Schaltkreis, die das Bilden räumlicher Erinnerungen ermöglichen, zu verbessern.

Der Hippocampus ist ein Gehirnbereich, das wichtig für das Speichern von räumlichen Erinnerungen ist. Die Zellen des Hippocampus kodieren für Räume indem sie in einer ortsabhängigen Weise feuern. Zusammen bilden diese Ortszellen eine allozentrische Karte für die Darstellung eines Raumes. Neue Karten können in Folge von räumlichem Lernen gebildet werden. Diese Kartenerstellung wird von plastischen Veränderungen der Verbindungen zwischen Pyramidenzellen und Interneuronen begleitet. Hier wurden in vivo Elektrophysiologie und optogenetische Ansätze kombiniert um für plastische Veränderungen in Interneuronen und die Rolle von Interneuronen in der Schaltungsfunktion zu testen. Durch die Verwendung von optogentischen Techniken in diesen Experimenten wurde es uns ermöglicht zwischen bestimmten Interneuron-Arten zu unterscheiden. Insgesamt hat unsere Arbeit gezeigt, dass wir mit unserer optogenetischen Manipulation plastische Veränderungen in Interneuron-Schaltkreisen induzieren können. Darüber hinaus haben wir gezeigt, dass Interneurone an der Regulierung der Expression komplexer Aktivitätsmuster des zellulären Netzwerks beteiligt sind.