Von der Einzelzelle zum Netzwerk: Einfluss zell-intrinsischer Eigenschaften auf die Verarbeitung neuronaler Signale

Biologisches Verhalten entsteht durch die koordinierte Aktivität von Neuronen. Für die Funktionsweise des Nervensystems sind dabei sowohl die Struktur der lokalen Netzwerke als auch die intrinsischen Eigenschaften der beteiligten Zellen entscheidend. Die intrinsischen Eigenschaften werden stark durch die Dynamik der Ionenkanäle geprägt und bestimmen, wie eine Zelle Eingangssignale in elektrische Antwortimpulse umwandelt. Daher ist davon auszugehen, dass die zell-intrinsischen Eigenschaften einen großen Einfluss auf die neuronale Informationsverarbeitung haben. Ziel des Projektes ist, diesen Einfluss der zell-internen Dynamik auf die Prozessierung neuronaler Signale zu untersuchen. Dazu werden mathematische Simulationen von Nervenzellen durchgeführt und mit elektrophysiologischen Untersuchungen im System des Entorhinalen Cortex und des Hippocampus der Ratte kombiniert. Dabei wird die neuronale Verarbeitung von der Ebene der Ionenkanäle, über die einzelne Nervenzelle bis hin zur Ebene von Netzwerken von Zellen analysiert. Langfristig verspricht diese Studie ein besseres Verständnis des Zusammenhangs zwischen spezifischen Ionenkanälen und pathologischen Netzwerkzuständen, wie sie beispielsweise bei Epilepsie auftreten.

Projektleitung
Schreiber, Susanne Prof. Dr. rer. nat. (Details) (Theoretische Neurophysiologie)

Mittelgeber
BMBF

Laufzeit
Projektstart: 08/2009
Projektende: 12/2017

Publikationen
Pfeiffer P, Egorov AV, Lorenz F, Schleimer J-H, Draguhn A, Schreiber S (2020): Clusters of cooperative ion channels enable a membrane-potential-based mechanism for short-term memory. eLife 2020;9:e49974.

Wilmes KA, Schleimer J-H, Schreiber S (2016): Spike-timing dependent inhibitory plasticity to learn a selective gating of backpropagating action potentials. European Journal of Neuroscience, 45: 1032-1043; doi:10.1111/ejn.13326

Ebbesen CL, Reifenstein ET, Tang Q, Burgalossi A, Ray S, Schreiber S, Kempter R, Brecht M (2016): Cell type-specific differences in spike timing and spike shape in rat parasubiculum and superficial medial entorhinal cortex. Cell Reports; http://dx.doi.org/10.1016/j.celrep.2016.06.057.

Reifenstein E, Ebbesen CL, Tang Q, Brecht M, Schreiber S, Kempter R (2016): Cell-type specific phase precession in layer II of the medial entorhinal cortex. The Journal of Neuroscience, 36(7): 2283-2288; doi: 10.1523/JNEUROSCI.2986-15.2016

Blankenburg S, Wu W, Lindner B, Schreiber S (2015): Information filtering in resonant neurons. Journal of Computational Neuroscience, 39(3), 349-370, doi:10.1007/s10827-015-0580-6.

Rau F, Clemens J, Naumov V, Hennig RM, Schreiber S (2015): Firing-rate resonances in the peripheral auditory system of the cricket, Gryllus bimaculatus. J Comp Physiol A, doi: 10.1007/s00359-015-1036-1.

Roemschied FA, Eberhard MJB, Schleimer J-H, Ronacher B, Schreiber S (2014): Cell-intrinsic mechanisms of temperature compensation in a grasshopper sensory receptor neuron. eLife 2014;3:e02078.

Zhuchkova E, Remme MWH, Schreiber S (2013). Somatic versus dendritic resonance: differential filtering of inputs through non-uniform distributions of active conductances. PLoS ONE 8(11): e78908.

Samengo I, Mato G, Elijah D, Schreiber S, Montemurro M (2013). Linking dynamical and functional properties of intrinsically bursting neurons. J Comput Neurosci, 35, 213-230.

Zarubin D, Zhuchkova E, Schreiber S (2012). Effects of cooperative ion-channel interactions on the dynamics of excitable membranes. Phys Rev E, 85, 061904.

Reifenstein ET, Kempter R, Schreiber S, Stemmler MB, Herz AV (2012). Grid cells in rat entorhinal cortex encode physical space with independent firing fields and phase precession at the single-trial level.

Zuletzt aktualisiert 2020-18-11 um 09:48