Funktionelle Charakterisierung neu gebildeter Körnerzellen im Gyrus dentatus des Hippokampus

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.

Author dc:creator

• Schmidt-Hieber, Christoph

Contributors dc:contributor

• Bischofberger, Josef

• Neurogenesis
• Synaptic plasticity
• long-term potentiation
• Hippocampus
• Voltage-gated Ca2+ channels

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