{"id":{"repo_id":"freiburg-diss","oai_identifier":"oai:freidok.uni-freiburg.de:2180"},"canonical_url":"https://search.dev.ndltd.org/etd/freiburg-diss/oai:freidok.uni-freiburg.de:2180","repository":{"repo_id":"freiburg-diss","name":"University of Freiburg","base_url":"https://freidok.uni-freiburg.de/oai/oai2.php"},"display":{"title":"Funktionelle Charakterisierung neu gebildeter Körnerzellen im Gyrus dentatus des Hippokampus","abstract":"Die Bildung neuer Nervenzellen ist im Gehirn erwachsener Säugetiere auf wenige Regionen beschränkt. Hierzu zählt der Gyrus dentatus des Hippokampus, wo zeitlebens neue Körnerzellen gebildet werden. Über die Funktion dieser Zellen ist nur sehr wenig bekannt. <br>In der vorliegenden Arbeit wurde die Patch-clamp-Technik verwendet, um neu gebildete Körnerzellen zu untersuchen. Zunächst wurden immunzytochemische Marker mit morphologischen und elektrophysiologischen Techniken kombiniert. Hierbei zeigte sich, dass sich junge Körnerzellen in ihren grundlegenden passiven und aktiven Membraneigenschaften von reifen Körnerzellen unterschieden. Der Eingangswiderstand junger Körnerzellen war deutlich größer als der reifer Zellen, so dass er als zuverlässiges Maß für das Zellalter verwendet werden konnte. Ihre Membranzeitkonstante war deutlich langsamer als die reifer Körnerzellen. In jungen Zellen ließ sich bei anhaltender Strominjektion meist nur ein einzelnes Aktionspotential auslösen, während reife Körnerzellen in der Lage waren, Serien von Aktionspotentialen zu erzeugen. Sowohl reife wie auch neu gebildete Körnerzellen erzeugten schnelle Aktionspotentiale großer Amplitude. Allerdings war bei jungen Körnerzellen der Zeitverlauf der Aktionspotentiale langsamer und die Anstiegssteilheit geringer. Neu gebildete Körnerzellen erzeugten im Gegensatz zu reifen Körnerzellen ein langsames Potential, wenn Strominjektionen angewendet wurden, die noch kein Na+-Aktionspotential hervorriefen. Dieses konnte durch 50 µM Ni2+ vollständig blockiert werden, was darauf hinweist, dass es durch T-Typ-Ca2+-Kanäle erzeugt wurde. Die T-Typ-Ca2+-Kanäle waren auch daran beteiligt, dass in jungen Zellen ein sehr kleiner Strom ausreichte, um Na+-Aktionspotentiale auszulösen. Ca2+-Konzentrationsmessungen zeigten, dass sowohl das langsame Ca2+-Potential als auch schnelle Na+-Aktionspotentiale in jungen Körnerzellen zu einem dendritischen Ca2+-Signal führten, das in der selben Größenordnung lag. Um die Plastizität glutamaterger Eingangssynapsen zu untersuchen, wurde der mediale Tractus perforans extrazellulär stimuliert, während in der Perforated-patch-Konfiguration von Körnerzellen abgeleitet wurde. Verschiedene Theta-Burst-Stimulationsprotokolle (TBS) wurden angewendet, wobei bei neu gebildeten Körnerzellen die Kombination eines einzelnen postsynaptischen Aktionspotentials mit präsynaptischen EPSPs ausreichte, Langzeitpotenzierung auszulösen, während bei reifen Körnerzellen Serien von Aktionspotentialen nötig waren. <br>Die vorliegende Arbeit zeigt daher, dass sich neu gebildete unreife Körnerzellen in ihren Membraneigenschaften und in ihrer synaptischen Plastizität deutlich von reifen Körnerzellen unterscheiden. Diese Mechanismen könnten dazu beitragen, dass die Nervenzell-Neubildung zu erhöhter Lernfähigkeit des erwachsenen Gehirns führt.","abstract_html":"Die Bildung neuer Nervenzellen ist im Gehirn erwachsener Säugetiere auf wenige Regionen beschränkt. Hierzu zählt der Gyrus dentatus des Hippokampus, wo zeitlebens neue Körnerzellen gebildet werden. 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Allerdings war bei jungen Körnerzellen der Zeitverlauf der Aktionspotentiale langsamer und die Anstiegssteilheit geringer. Neu gebildete Körnerzellen erzeugten im Gegensatz zu reifen Körnerzellen ein langsames Potential, wenn Strominjektionen angewendet wurden, die noch kein Na+-Aktionspotential hervorriefen. Dieses konnte durch 50 µM Ni2+ vollständig blockiert werden, was darauf hinweist, dass es durch T-Typ-Ca2+-Kanäle erzeugt wurde. Die T-Typ-Ca2+-Kanäle waren auch daran beteiligt, dass in jungen Zellen ein sehr kleiner Strom ausreichte, um Na+-Aktionspotentiale auszulösen. Ca2+-Konzentrationsmessungen zeigten, dass sowohl das langsame Ca2+-Potential als auch schnelle Na+-Aktionspotentiale in jungen Körnerzellen zu einem dendritischen Ca2+-Signal führten, das in der selben Größenordnung lag. 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One of these regions is the dentate gyrus of the hippocampus, where new granule cells are generated throughout life. In this work the patch-clamp technique was used to examine newly generated granule cells. Immunocytochemical markers were combined with morphological and electrophysiological techniques. Thereby we could show that young granule cells differed from mature granule cells in both their passive and active membrane properties. The input resistance was significantly higher in young granule cells than in mature granule cells, so that it could be used as a reliable measure of cell age. The membrane time constant was significantly slower in young granule cells than in mature granule cells. In young cells, a long current injection usually elicited only a single action potential, while mature granule cells were able to generate series of action potentials. Both mature and newly generated granule cells generated fast action potentials with high amplitude. However, the time course was slower and the slope was less steep in young granule cells. In contrast to mature granule cells, young granule cells generated a slow potential when current injections were applied that did not elicit a Na+-action potential. This could entirely be blocked by 50 µM Ni2+ suggesting that it was elicited by T-type Ca2+ channels. T-type Ca2+ channels contributed to the initiation of Na+ action potentials by a very small current in young cells. Ca2+ concentration measurements showed that both the slow Ca2+ potential and fast Na+ action potentials led to dendritic Ca2+ signals in the same order of magnitude. To investigate plasticity of glutamatergic input synapses, the medial perforant path was stimulated extracellularly while recording from granule cells in the perforated-patch configuration. When different theta-burst stimulation paradigms were applied, combination of a single postsynaptic action potential with presynaptic EPSPs was sufficient to induce long-term potentiation in newly generated granule cells, while a series of action potentials was required in mature granule cells. <br>Thus, this work shows that newly generated immature granule cells differ significantly from mature granule cells in their membrane properties and their synaptic plasticity. 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Neu gebildete Körnerzellen erzeugten im Gegensatz zu reifen Körnerzellen ein langsames Potential, wenn Strominjektionen angewendet wurden, die noch kein Na+-Aktionspotential hervorriefen. Dieses konnte durch 50 µM Ni2+ vollständig blockiert werden, was darauf hinweist, dass es durch T-Typ-Ca2+-Kanäle erzeugt wurde. Die T-Typ-Ca2+-Kanäle waren auch daran beteiligt, dass in jungen Zellen ein sehr kleiner Strom ausreichte, um Na+-Aktionspotentiale auszulösen. Ca2+-Konzentrationsmessungen zeigten, dass sowohl das langsame Ca2+-Potential als auch schnelle Na+-Aktionspotentiale in jungen Körnerzellen zu einem dendritischen Ca2+-Signal führten, das in der selben Größenordnung lag. Um die Plastizität glutamaterger Eingangssynapsen zu untersuchen, wurde der mediale Tractus perforans extrazellulär stimuliert, während in der Perforated-patch-Konfiguration von Körnerzellen abgeleitet wurde. 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