Hippokampális gátlósejtek integrációs tulajdonságainak feltérképezése térben és időben struktúrált optogenetikai stimulációval
További szerzők:
Vidosits András, Diego Lopez-Pigozzi, Zsolt Kohus, Schlingloff Dániel, Freund F. Tamás és Gulyás Attila
A hippokampusz az egyik legtöbbet kutatott agyterület az idegtudományban, mivel olyan fontos kognitív mechanizmusok társíthatók hozzá, mint a memória konszolidáció és a térbeli tájékozódás. Egereken végzett kísérletek szerint az e területről elvezetett hálózati aktivitásmintázat korrelál az állat viselkedésével. Mivel a hippokampális gátlósejtek kulcsszerepet töltenek be ezen hálózati aktivitásmintázatok kialakításában, integrációs tulajdonságaik megismerése elengedhetetlen a hálózatban betöltött szerepük mélyebb megértéséhez. A különböző gátlósejt típusok morfológiája, ioncsatorna összetétele, valamint preszinaptikus bemeneteinek eloszlása jelentősen eltér, ebből kifolyólag adott bemenetekre vonatkozó integrációs tulajdonságaik is különbözhetnek. Korábbi tanulmányok a posztszinaptikus sejt integrációs tulajdonságait egy adott preszinaptikus bemeneti egység (pálya, axonkötegek, szinapszis) ismételt stimulációjával vizsgálták, amely során a rövid távú plaszticitás jelensége pontatlanná teheti az időbeli integráció meghatározását. Továbbá, a térben és időben fellépő interakció a különböző bemeneti egységek között is egy fontos eleme lehet az integrációnak, amit vizsgálni szeretnénk. A dolgozat egy olyan új kísérleti összeállítást és eredményeit mutatja be, amely segítségével különböző gátlósejt típusok tér- és időbeli integrációs tulajdonságai térképezhetőek fel szisztematikusan. A különböző bemeneti egységek serkentését optogenetikai módszerrel, digitális mikrotükrös berendezés segítségével valósítottuk meg, amely gyors, térben és időben struktúrált stimulációt tesz lehetővé. A posztszinaptikus válaszokat teljes sejtes "patch-clamp" módszerrel rögzítettük hippokampális egér agyszeletben, in vitro. Vizsgálataink során az alábbi kérdésekre kerestük a választ:
1. Lehetséges-e optogenetikai stimulációval olyan egyedi és kombinált szinaptikus sejtválaszt kiváltani, amely tulajdonságaiban hasonlít a hálózat által kiváltott spontán eseményekre?
2. Lehetséges-e egyszerre több bemeneti egység transzmissziós tulajdonságainak mérése?
3. Kimutatható és mérhető-e a tér- és időbeli interakció a különböző bemeneti egységek között?
4. Van-e különbség az egyes gátlósejttípusok integrációs tulajdonságaiban?
Konklúziók:
1. A kifejlesztett kísérleti megközelítés alkalmas olyan egyedi és kombinált válaszok pontos és perzisztens kiváltására, amelyek kielégítően mimikálják a hálózatból érkező spontán eseményeket.
2-3. Az optikai stimulációval kiváltott események tükrözik a szinaptikus transzmisszió probabilisztikus jellegét illetve rövid távú plaszticitását, a különböző bemeneti egységek tér- és időbeli interakciója jól mérhető.
4. A különböző típusú gátlósejtek különböző integrációs tulajdonságokat mutatnak.
szerző
-
Berki Péter
Kognitív tanulmányok mesterképzési szak (MSc)
mesterképzés (MA/MSc)
konzulens
-
Dr. Gulyas Attila
tudomanyos tanacsado, MTA-KOKI (külső)