{"id":{"repo_id":"freiburg-diss","oai_identifier":"oai:freidok.uni-freiburg.de:2151"},"canonical_url":"https://search.dev.ndltd.org/etd/freiburg-diss/oai:freidok.uni-freiburg.de:2151","repository":{"repo_id":"freiburg-diss","name":"University of Freiburg","base_url":"https://freidok.uni-freiburg.de/oai/oai2.php"},"display":{"title":"Untersuchungen zur Glutamatfreisetzung an einer kortikalen Synapse mit präsynaptischen Kapazitätsmessungen","abstract":"Änderungen synaptischer Stärke werden als grundlegend für bestimmte Formen des Lernens und der Gedächtnisbildung erachtet. In welchem Ausmaß diese plastischen Änderungen präsynaptisch stattfinden und welche Mechanismen an der Transmitterfreisetzung beteiligt sind, ist mit Methoden, die die Reaktion der postsynaptischen Zellen messen, schwierig zu untersuchen. Mit der Patch-Clamp-Technik kann ein direkter experimenteller Zugang zu präsynaptischen Boutons hippokampaler Moosfasersynapsen in Gehirnschnitten der Ratte hergestellt werden. In der vorliegenden Arbeit wurden diese ungewöhnlich plastischen Synapsen des Kortex genutzt, um die Freisetzung des erregenden Transmitters Glutamat direkt präsynaptisch zu untersuchen. Hierfür wurden erstmals an kortikalen Synapsen präsynaptische Kapazitätsmessungen durchgeführt. Die Vesikelverschmelzung (sog. Exozytose), die zur Freisetzung des Transmitters führt, konnte in diesen Messungen als Kapazitätserhöhung detektiert werden. <br> <br>Bisher wurde davon ausgegangen, dass quantitative Kapazitätsmessungen an kortikalen präsynaptischen Boutons wegen der komplexen morphologischen Struktur kaum möglich seien. Deshalb wurden verschiedene Techniken der Kapazitätsmessung an Moosfaserboutons analysiert. Es zeigte sich, dass Exozytose mit einer hochfrequenten (5 kHz) Sinuswellenanregung mit hoher zeitlicher Auflösung, räumlich äußerst spezifisch und mit einer Genauigkeit von >90% bestimmt werden kann. <br> <br>Exozytose wurde durch Spannungspulse ausgelöst, die zu präsynaptischem Kalziumeinstrom und zu großen Kapazitätssignalen führten. Der durch Spannungspulse ausgelöste mittlere maximale Kapazitätsanstieg lag bei 100 Femtofarad (fF), was einem Vorrat von etwa 1400 fusionsbereiten Vesikeln entspricht. Bezogen auf seine Größe kann der hippokampale Moosfaserbouton daher über einen großen Vorrat an fusionsbereiten Vesikeln verfügen. Außerdem zeigte sich, dass die Kinetik der Exozytose und der Vesikelwiederaufnahme (sog. Endozytose) schneller als bei den meisten nicht-kortikalen Synapsen war. Der große Vorrat an Vesikeln könnte zusammen mit dem schnellen Vesikelzyklus Grundlage des außergewöhnlichen Ausmaßes der aktivitätsabhängigen Änderung der Übertragungsstärke an dieser Synapse sein.","abstract_html":"Änderungen synaptischer Stärke werden als grundlegend für bestimmte Formen des Lernens und der Gedächtnisbildung erachtet. In welchem Ausmaß diese plastischen Änderungen präsynaptisch stattfinden und welche Mechanismen an der Transmitterfreisetzung beteiligt sind, ist mit Methoden, die die Reaktion der postsynaptischen Zellen messen, schwierig zu untersuchen. Mit der Patch-Clamp-Technik kann ein direkter experimenteller Zugang zu präsynaptischen Boutons hippokampaler Moosfasersynapsen in Gehirnschnitten der Ratte hergestellt werden. In der vorliegenden Arbeit wurden diese ungewöhnlich plastischen Synapsen des Kortex genutzt, um die Freisetzung des erregenden Transmitters Glutamat direkt präsynaptisch zu untersuchen. Hierfür wurden erstmals an kortikalen Synapsen präsynaptische Kapazitätsmessungen durchgeführt. Die Vesikelverschmelzung (sog. Exozytose), die zur Freisetzung des Transmitters führt, konnte in diesen Messungen als Kapazitätserhöhung detektiert werden. &lt;br&gt; &lt;br&gt;Bisher wurde davon ausgegangen, dass quantitative Kapazitätsmessungen an kortikalen präsynaptischen Boutons wegen der komplexen morphologischen Struktur kaum möglich seien. Deshalb wurden verschiedene Techniken der Kapazitätsmessung an Moosfaserboutons analysiert. Es zeigte sich, dass Exozytose mit einer hochfrequenten (5 kHz) Sinuswellenanregung mit hoher zeitlicher Auflösung, räumlich äußerst spezifisch und mit einer Genauigkeit von &gt;90% bestimmt werden kann. &lt;br&gt; &lt;br&gt;Exozytose wurde durch Spannungspulse ausgelöst, die zu präsynaptischem Kalziumeinstrom und zu großen Kapazitätssignalen führten. 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Exozytose), die zur Freisetzung des Transmitters führt, konnte in diesen Messungen als Kapazitätserhöhung detektiert werden. <br> <br>Bisher wurde davon ausgegangen, dass quantitative Kapazitätsmessungen an kortikalen präsynaptischen Boutons wegen der komplexen morphologischen Struktur kaum möglich seien. Deshalb wurden verschiedene Techniken der Kapazitätsmessung an Moosfaserboutons analysiert. Es zeigte sich, dass Exozytose mit einer hochfrequenten (5 kHz) Sinuswellenanregung mit hoher zeitlicher Auflösung, räumlich äußerst spezifisch und mit einer Genauigkeit von >90% bestimmt werden kann. <br> <br>Exozytose wurde durch Spannungspulse ausgelöst, die zu präsynaptischem Kalziumeinstrom und zu großen Kapazitätssignalen führten. Der durch Spannungspulse ausgelöste mittlere maximale Kapazitätsanstieg lag bei 100 Femtofarad (fF), was einem Vorrat von etwa 1400 fusionsbereiten Vesikeln entspricht. 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In this study the release of the excitatory transmitter glutamate was investigated directly at the presynapse of these exceptionally plastic synapses of the cortex. For this purpose presynaptic capacitance measurements were performed for the first time on cortical synapses. In such recordings the vesicle fusion (exocytosis) leading to transmitter release can be detected as an capacitance increase. <br> <br>Up to now quantitative capacitance measurements at cortical presynaptic boutons were considered barely possible. Therefore different techniques of capacitance recordings were analysed. It became apparent that exocytosis could be determined with a high-frequent (5kHz) sinusoidal stimulation with high temporal resolution, spatially highly specific and with a accuracy of >90%. <br> <br>Exocytosis was elicited with voltage pulses that led to calcium influx and large capacitance signals. The average maximal capacitance increase with voltage pulses was 100 fF, which corresponds to about 1400 ready releasable vesicles. Compared to its size, the hippocampal mossy fibre bouton thus possesses a large pool of ready releasable vesicles. Furthermore, the kinetic of exocytosis and vesicle reuptake (endocytosis) was higher compared to other non-cortical synapses. Together, the large pool of vesicles and the fast vesicle cycle could underlie the exceptional extend of activity depended changes of the strength of transmission in this synapse."]},{"key":"dc:format.medium","label":"Dc Format Medium","values":["application/pdf"]},{"key":"dc:title","label":"Title","values":["Untersuchungen zur Glutamatfreisetzung an einer kortikalen Synapse mit präsynaptischen Kapazitätsmessungen","Analysis of glutamate release at a cortical synapse with presynaptic capacitance measurements"]}]}],"canonical_facts":{"dc:contributor":["Heckmann, Manfred"],"dc:creator":["Hallermann, Stefan Jens"],"dc:description.abstract":["Änderungen synaptischer Stärke werden als grundlegend für bestimmte Formen des Lernens und der Gedächtnisbildung erachtet. 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Exozytose), die zur Freisetzung des Transmitters führt, konnte in diesen Messungen als Kapazitätserhöhung detektiert werden. <br> <br>Bisher wurde davon ausgegangen, dass quantitative Kapazitätsmessungen an kortikalen präsynaptischen Boutons wegen der komplexen morphologischen Struktur kaum möglich seien. Deshalb wurden verschiedene Techniken der Kapazitätsmessung an Moosfaserboutons analysiert. Es zeigte sich, dass Exozytose mit einer hochfrequenten (5 kHz) Sinuswellenanregung mit hoher zeitlicher Auflösung, räumlich äußerst spezifisch und mit einer Genauigkeit von >90% bestimmt werden kann. <br> <br>Exozytose wurde durch Spannungspulse ausgelöst, die zu präsynaptischem Kalziumeinstrom und zu großen Kapazitätssignalen führten. Der durch Spannungspulse ausgelöste mittlere maximale Kapazitätsanstieg lag bei 100 Femtofarad (fF), was einem Vorrat von etwa 1400 fusionsbereiten Vesikeln entspricht. Bezogen auf seine Größe kann der hippokampale Moosfaserbouton daher über einen großen Vorrat an fusionsbereiten Vesikeln verfügen. Außerdem zeigte sich, dass die Kinetik der Exozytose und der Vesikelwiederaufnahme (sog. Endozytose) schneller als bei den meisten nicht-kortikalen Synapsen war. Der große Vorrat an Vesikeln könnte zusammen mit dem schnellen Vesikelzyklus Grundlage des außergewöhnlichen Ausmaßes der aktivitätsabhängigen Änderung der Übertragungsstärke an dieser Synapse sein.","Changes in synaptic strength are thought to underlie certain forms of learning and memory. To which extend these plastic changes take place at the presynapse and which mechanism are involved in transmitter release is difficult to investigate with methods that measure the reaction of the postsynaptic cell. With the patch-clamp technique a direct access to presynaptic boutons of hippocampal mossy fibre synapses can be established in brain slices of rats. In this study the release of the excitatory transmitter glutamate was investigated directly at the presynapse of these exceptionally plastic synapses of the cortex. For this purpose presynaptic capacitance measurements were performed for the first time on cortical synapses. In such recordings the vesicle fusion (exocytosis) leading to transmitter release can be detected as an capacitance increase. <br> <br>Up to now quantitative capacitance measurements at cortical presynaptic boutons were considered barely possible. Therefore different techniques of capacitance recordings were analysed. It became apparent that exocytosis could be determined with a high-frequent (5kHz) sinusoidal stimulation with high temporal resolution, spatially highly specific and with a accuracy of >90%. <br> <br>Exocytosis was elicited with voltage pulses that led to calcium influx and large capacitance signals. The average maximal capacitance increase with voltage pulses was 100 fF, which corresponds to about 1400 ready releasable vesicles. Compared to its size, the hippocampal mossy fibre bouton thus possesses a large pool of ready releasable vesicles. Furthermore, the kinetic of exocytosis and vesicle reuptake (endocytosis) was higher compared to other non-cortical synapses. Together, the large pool of vesicles and the fast vesicle cycle could underlie the exceptional extend of activity depended changes of the strength of transmission in this synapse."],"dc:format.medium":["application/pdf"],"dc:subject":["synapse","hippocampus","synaptic vesicle","exocytsis","capacitance","neurotransmitter"],"dc:title":["Untersuchungen zur Glutamatfreisetzung an einer kortikalen Synapse mit präsynaptischen Kapazitätsmessungen","Analysis of glutamate release at a cortical synapse with presynaptic capacitance measurements"],"dc:type":["DoctoralThesis"]},"updated_at":"2026-07-24T02:22:40Z"}