Pressemitteilung

EMBARGO bis 31. Juli 2014, 20.00 CET
Klosterneuburg, 31. Juli 2014
Jonas Review über PV+ Interneuronen in Science
IST Austria Professor Peter Jonas und Gruppenmitglieder publizieren einen Überblick
über den aktuellen Stand der Forschung • Review erscheint in der dieswöchigen Ausgabe
von Science
In einem Review in Science (DOI 10.1126/science.1255263), veröffentlichen Peter Jonas,
Professor am IST Austria, und seine Postdocs Hua Hu und Jian Gan einen Überblick über die
Rolle von schnell-feuernden, parvalbumin-exprimierenden (PV+) Interneuronen. Im Lauf der
letzten 20 Jahre hat die Neurowissenschaft umfassendes Wissen über PV+ Interneuronen
sammeln können. Dies bietet NeurowissenschaftlerInnen nun die Möglichkeit, die Lücken in
unserem Verständnis zwischen den molekularen, zellulären, Netzwerk- und Verhaltensebenen
zu schließen. Das besondere Kennzeichen von PV+ Interneuronen ist, dass sie Signale rasch
verbreiten. In ihrem Review analysieren Peter Jonas und Kollegen, wie diese beeindruckende
Geschwindigkeit aus den molekularen und zellulären Eigenschaften dieser Interneuronen
entsteht, und welchen Beitrag sie zum Funktionieren neuronaler Netzwerke und zu
Gehirnerkrankungen leisten.
PV+ Interneurone sind nur eine Minderheit (ca. 2,6%) aller Neurone im Gehirn. Die
überwiegende Mehrheit bilden glutamaterge Prinzipalneurone, während inhibitorische GABAerge
Neurone, von denen PV+ Interneuronen eine Unterart sind, etwa 10-20% aller Neurone stellen.
PV+ Interneurone mögen zwar wie Exoten erscheinen, aber sie sind gut untersucht, da sie unter
Versuchsbedingungen zuverlässig identifiziert werden können. Um die Funktion von PV+
Interneuronen zu verstehen, betrachten Peter Jonas und Kollegen zuerst ihre Struktur. PV+
Interneuronen haben viele lange Dendriten, mit denen sie Input von vielen Prinzipalneuronen
sammeln. Außerdem sind die Axone sehr verzweigt, so dass PV+ Interneuronen einen massiven
inhibitorischen Output auf andere Neurone erzeugen. Physiologisch betrachtet können die PV+
Interneuronen aufgrund der K+ (Kalium-Ionen) Kanäle auf ihren Dendriten die Aktivität vieler
Prinzipalneuronen überwachen. Die K+ Kanäle fördern auch die schnelle Einleitung eines
Aktionspotentials, des Nervenimpulses. Aufgrund einer extrem hohen Dichte an Na+ (NatriumIonen)
Kanälen
fördern
die
Axone
eine
verlässliche
und
rasche
Fortleitung
von
Aktionspotentialen, sowie eine hochfrequente Aktionspotential-Auslösung. Als Antwort auf ein
Aktionspotential wird der Neurotransmitter GABA rasch in die Synapse freigesetzt, da die
Synapsen
von PV+
Interneuronen für Geschwindigkeit
optimiert sind.
Einige dieser
faszinierenden Eigenschaften entdeckte die Jonas Gruppe in den letzten drei Jahren am IST
Austria.
Peter Jonas und Kollegen betrachten dann die Rolle von PV+ Interneuronen in neuronalen
Netzwerken, höheren Gehirnfunktionen, Verhalten und Erkrankungen. In kleinen Schaltkreisen
ist die schnelle Signalübertragung der PV+ Interneuronen wichtig für ihre Rolle in der
Feedforward und Feedback Hemmung. Die zweitere implementiert einen „der Sieger gewinnt
alles“ Mechanismus: sobald die Prinzipalneurone mit dem stärksten Input im Schaltkreis feuern,
sind alle anderen gehemmt und können keine Signale mehr senden. Das trägt zu
fortgeschrittenen Berechnungen in Schaltkreisen und neuronalen Netzwerken bei. Aufgrund des
detaillierten Wissens über die PV+ Interneurone können sich Peter Jonas und Kollegen mit der
Frage
auseinandersetzen,
welchen
Einfluss
Gehirnfunktionen und das Verhalten ausübt.
diese
Art
von
Neuronen
auf
höhere
PV+ Interneurone spielen eine Rolle bei der
Unterscheidung von Mustern, der Modulierung von Platz und Gitterfeld Neuronen, der
Modulierung von sensorischen Antworten, und der Regulierung von Plastizität und Lernen.
Außerdem ist die Funktion von PV+ Interneuronen in vielen neurologischen und psychiatrischen
Erkrankungen verändert, darunter bei Epilepsie, Schizophrenie, Depression, Autismus und
Alzheimer’scher Erkrankung. Obwohl wir nun weitreichendes und detailliertes Wissen über PV+
Interneuronen haben, bleibt noch viel über die grundlegenden Funktionen zu lernen, bis PV+
Interneuronen für therapeutische Zwecke eingesetzt werden könnten.
Weitere Informationen:
Oliver Lehmann, Media Relations
E-Mail: [email protected] | Tel: +43/(0)2243/9000-1006 | Mobile: +43/(0)676/40 12 562
IST Austria
Das Institute of Science and Technology Austria (IST Austria) in Klosterneuburg ist ein Forschungsinstitut
mit eigenem Promotionsrecht. Das 2009 eröffnete Institut widmet sich der Grundlagenforschung in den
Naturwissenschaften, Mathematik und Computerwissenschaften. Das Institut beschäftigt ProfessorInnen
nach einem Tenure-Track-Modell und Post-DoktorandInnen sowie PhD StudentInnen in einer
internationalen Graduate School. Neben dem Bekenntnis zum Prinzip der Grundlagenforschung, die rein
durch wissenschaftliche Neugier getrieben wird, hält das Institut
die Rechte an allen resultierenden
Entdeckungen und fördert deren Verwertung. Präsident des IST Austria ist Thomas A. Henzinger, ein
renommierter Computerwissenschaftler und AAAS-, ACM- und IEEE-Fellow. www.ist.ac.at