Neue Einblicke in die Verarbeitungsleistung von Dendriten

 EMBARGO BIS 4. MÄRZ 2012, 19.00 UHR CET
Klosterneuburg, 4. März 2012
Neue Einblicke in die Verarbeitungsleistung von Dendriten
Gruppe von IST-Professor Peter Jonas erforscht Funktion von Dendriten der CA3Pyramidalneurone im Hippocampus • Veröffentlichung in Nature Neuroscience
Das menschliche Gehirn besteht aus ca. 10 Milliarden Neuronen mit einem weiten
Spektrum an Funktionen. Kommunikation zwischen Neuronen findet an spezialisierten
Kontaktstellen, den Synapsen, statt. An den Synapsen wird ein elektrisches Signal in ein
chemisches Signal umgewandelt, und vom Axon eines Neurons an einen Dendriten
eines anderen Neurons übermittelt. Neurone empfangen Signale von mehreren
synaptischen Partnern, diese unterschiedlichen Signale werden vom Neuron integriert.
CA3-Pyramidalneurone im Hippocampus spielen eine entscheidende Rolle in der
Verarbeitung räumlicher Information und in der Gedächtnisbildung. Die komplexe
Informationsverarbeitung in CA3 Dendriten
ist zurzeit unklar, weil ein tieferes
Verständnis
Dendriten
der
Eigenschaften
von
CA3
bisher
durch
technische
Schwierigkeiten verhindert wurde. In ihrer am 4. März erschienenen Nature
Neuroscience Advance Online Publikation präsentiert nun die Gruppe um Peter Jonas
die erste Analyse dendritischer Funktion in CA3-Pyramidalneuronen mit subzellulärer
Patch-Clamp-Technik, und gewährt so Einblicke in den Beitrag dieser Dendriten zur
Verarbeitungsleistung des Hippocampus.
Mit der subzellulären Patch-Clamp-Technik können die Forscher Spannungsänderungen
in verschiedenen Teilen der Zelle gleichzeitig messen, und zwar mit einer Auflösung im
Mikrosekundenbereich. Diese Analyse zeigt, dass CA3-Dendriten zwei Bereiche mit
unterschiedlichen Eigenschaften besitzen. Im proximalen, dem Zellkörper am nächsten
gelegenen, Bereich findet Rückpropagierung statt, bei der sich Aktionspotentiale (also
Spannungsänderungen im Axon) bis in den Dendriten zurück ausbreiten. Hingegen
werden im distalen Bereich, die vom Zellkörper weiter entfernt liegt, Spannungsspitzen,
sogenannte dendritische Spikes, schon bei einem niedrigen Schwellenwert ausgelöst.
Die Arbeit der Forscher bringt Erkenntnisse über die Verarbeitungsleistung von CA3Pyramidalneuronen. Während die dendritischen Spikes im distalen Bereich das
Repertoire der Verarbeitungsleistung von CA3 Neuronen erweitern, kann durch die
Rückpropagierung von Aktionspotentialen im proximalen Bereich Feedback an
synaptische Partner gesendet werden. Diese Signale sind geeignet, um die sogenannte
Plastizität zu erzeugen, eine wichtige Grundlage für die Gedächtnisbildung.
Kim S, Guzman SJ, Hu H, Jonas P (2012) Active dendrites support efficient initiation of
dendritic spikes in hippocampal CA3 pyramidal neurons. Nature Neuroscience, in press.
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