Synaptische Netzwerke in menschlichen Gehirn

Das menschliche Gehirn ist ein System von bemerkenswerter Komplexität, Energieeffizienz und Rechenleistung. Es erzeugt komplexe Verhaltenssequenzen, speichert Erinnerungen über ein ganzes Leben hinweg und erzeugt komplexe kognitive Funktionen bis hin zur Ebene des Bewusstseins. Doch wie Zellen, Synapsen und Schaltkreise diese Phänomene erzeugen, bleibt unbekannt. Eine Möglichkeit ist, dass das menschliche Gehirn eine skalierte Version des gut erforschten Rattenhirns ist. Alternativ könnte die Einzigartigkeit aus spezifischen Eigenschaften von Zellen, Synapsen oder Schaltkreisen hervorgehen. Die Unterscheidung zwischen diesen Möglichkeiten ist schwierig, da direkte Informationen über das menschliche Gehirn fehlen. Dies gilt insbesondere für den Hippokampus, der bei Nagetieren intensiv erforscht wurde, aber bei Menschen weitgehend unbekannt ist. Welches sind die Eigenschaften von Zellen, Synapsen und Schaltkreisen im menschlichen Gehirn? Der einzige Weg, um diese grundlegende Frage anzugehen, besteht darin, direkte Aufzeichnungen aus lebendem Hirngewebe von menschlichen Epilepsiepatienten zu gewinnen. Es wird allgemein angenommen, dass solche Messungen nur in neokortikalem Gewebe möglich sind, das als unbeeinträchtigt von der zugrunde liegenden Krankheit gilt und während der Operation besser erhalten bleibt. Neue Arbeiten zeigen jedoch, dass hippokampales Gewebe heterogen ist, und sowohl sklerotisches als auch intaktes Gewebe einschließt. Solche nicht-sklerotische Proben bieten eine einzigartige Gelegenheit, die synaptische Grundlage höherer Rechenleistungen im menschlichen Hippokampus zu bestimmen. Das Ziel des vorliegenden Projekts ist es, erstmals Zellen, Synapsen und Mikroschaltkreise im menschlichen Hippokampus zu untersuchen. Wir möchten uns auf den Gyrus dentatus, einen klassischen Musterseparationskreis, und die CA3-Region, einen Musterergänzungskreis konzentrieren. Außerdem planen wir, die Eigenschaften des menschlichen Moosfasersystems zu untersuchen, das den Gyrus dentatus mit der CA3-Region verbindet. Für das Projekt werden wir modernste elektrophysiologische Techniken auf menschliche hippokampale Gewebeproben anwenden, die von der Neurochirurgie-Abteilung der Medizinischen Universität Wien bereitgestellt werden. Wir werden uns auf nicht- sklerotisches hippokampales Gewebe konzentrieren, um die Eigenschaften des weitgehend intakten Schaltkreises untersuchen zu können. Die erwarteten Erkenntnisse werden eine Antwort auf die seit langem offene Frage geben, ob der menschliche Hippokampus eine skalierte Version des Rattenhippokampus ist oder ob spezifische Eigenschaften von Zellen, Synapsen und Schaltkreisen zu seiner einzigartigen Leistung beitragen. Als solche werden die Ergebnisse eine wesentliche Lücke in unserem menschlichen Selbstverständnis schließen. Langfristig werden die Ergebnisse auch die Grundlage für ein besseres Verständnis von menschlichen Gehirnerkrankungen und die Entwicklung neuer therapeutischer Strategien bieten.