Putative synaptische Verbindungen zwischen kortikalen Nervenzellen in vivo

Abstract

Die Anzahl und subzelluläre Verteilung synaptischer Verbindungen ist von grundlegender Bedeutung für das Verständnis neuronaler Signalverarbeitung. Die hierfür gebräuchliche Messmethode basiert auf elektrophysiologischer Ableitung zweier (oder mehrerer) Nervenzellen in akuten Hirnschnitten (in vit-ro). Diese Schnitte sind maximal 300 µm dick. Dadurch sind große Teile der Dendriten/Axone abgeschnitten. In vitro Paarableitungen liefern somit (i) ein unvollständiges Bild der synaptischen Verschaltung und (ii) sind auf nah bei-einander liegende Zellen limitiert. Während meiner Doktorarbeit soll diese Me-thode daher auf das lebende Tier (in vivo) übertragen werden. Im Speziellen wird von zwei Zellen in vivo abgeleitet. Mittels Elektroporation werden diese dann mit Biocytin gefüllt. Nach Perfusion des Tieres und der Anfertigung his-tologischer Schnitte wird dem Biocytin mit Streptavidin ein fluoreszierendes Molekül beigefügt. Durch speziell entwickelte hochauflösende Mikroskopie- und automatisierte Bildverarbeitungsmethoden können dann Dendriten/Axone vollständig in 3D rekonstruiert werden. Auf diese Weise lassen sich putative synaptische Kontakte zweier Zellen (Überlappung dendritischer Dornen und axonaler Boutons) auffinden. Diese in vivo Strategie wird auf zwei Zelltypen in Schicht 4 und 5 des somatosensorischen Kortex der Ratte angewendet, wel-che in der Verarbeitung sensorischer Informationen der Schnurrhaare eine zentrale Rolle spielen. Von besonderem Interesse ist, ob und wie die unter-schiedlichen Zelltypen in dieser Schicht miteinander verbunden sind.