Entwicklung eines strukturtreuen passiven Kabelleitermodells eines inhibitorischen Interneurons im Gyrus Dentatus des Hippokampus der Ratte
Zur Entwicklung eines passiven Kabelleitermodells wurden mit der Patch-Clamp-Technik Spannungsantworten auf hyperpolarisierende kurze und lange Strompulse von Interneuronen im Gyrus dentatus des Hippokampus der Ratte gemessen, die gleichzeitig mit Biocytin gefüllt und anschließend histologisch entwickelt wurden. Ein einzelnes Interneuron wurde aufgrund verschiedener Qualitätskriterien für die Entwicklung eines Kabelmodells ausgewählt. Die verzweigte neuronale Struktur wurde mit dem Rekonstruktionssytem NEUROLUCIDA in Kompartimente digitalisiert. Das Interneuron besitzt ein ausgedehntes Axon, das zu 80 zur Gesamtfläche des Neurons beiträgt. Mit dem Programm NEURON wurde die Injektion von kurzen Strompulsen im rekonstruierten Neuron simuliert und die spezifischen Kabelgrößen Innenwiderstand Ri, Membranwiderstand Rm und Membrankapazität Cm durch Anpassung der simulierten an die gemessene Strompuls-Spannungsantwort bestimmt. Bei Einbeziehung des Axons konnte das Strom-Spannungs-Verhalten des Interneurons mit einem passiven Kabelleitermodell mit Ri=68 Ohm.cm, Rm=10081 Ohm.cm2 und Cm=0.69 µFcm-2 beschrieben werden, das den gemessenen Eingangswiderstand mit einer Abweichung von 4 wiedergab. Bei Nichtberücksichtigung des Axons ergaben sich mit Ri=197 Ohm.cm, Rm=1987 Ohm.cm2 und Cm=3.95 µFcm-2 unplausible Werte sowie eine größere Abweichung von 10 vom gemessenen Eingangswiderstand. Auf der Basis dieses Kabelleitermodells wurde die Filterung synaptischer Potentiale und Ströme während ihrer Weiterleitung in den Dendriten zum Soma simuliert. Es zeigte sich, dass die Ausbildung schneller exzitatorischer postsynaptischer Potentiale sowohl durch eine niedrige Membranzeitkonstante als auch durch die dendritische Struktur begünstigt wird. Das Modell eignet sich zur Untersuchung der Mechanismen zeitlicher und räumlicher Integration elektrotonischer Signale und zur Abschätzung von Klemmfehlern bei der Messung postsynaptischer Ströme.
Kabelmodell, passive Eigenschaften, dendritische Signalintegration, cable modelling, passive properties, dendritic signal processing, interneuron physiology
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