2-Photonen Laser Scanning Imaging Station

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Eine zentrale Frage in den Neurowissenschaften ist es, wie Gedächtnisspuren entstehen und wie Information im Gehirn kodiert wird. Theorien weisen darauf hin, dass Änderungen in der Stärke und Dynamik von Synapsen während des Lernens dazu führen, dass Gruppen von Neuronen neue Assoziationen bilden, die neue Informationen kodieren. Wie sich Zellassoziationen über die Zeit ausbilden und welche Aktivitätsmuster sie während des Verhaltens zeigen, ist weitgehend unbekannt. Es ist auch unklar welchen Einfluss die sie umgebende Mikroglia auf die Aktivität der Neurongruppen einnimmt. Wie sich Aktivität der Information kodierenden neuronalen Population im gesunden von der des erkrankten Gehirns wie z.B. nach Epilepsie, während Depression und nach Entzündungsreaktionen, unterscheidet, ist wenig bekannt. Um diese fundamentalen Fragen zu adressieren, möchten wir räumlich-zeitliche Aktivitäten von Neuronverbänden als auch morphologische Plastizität der sie umgebenden Mikroglia in kortikalen neuronalen Netzen von Mäusen während des Verhaltens mit Hilfe des 2-Photon Imaging erfassen. Mit Hilfe elektrophysiologischen Methoden können zwar Aktivitäten einzelner Neurone ("single unit") oder Neurongruppen mittels der Summenfeldpotentiale abgeleitet werden, die räumlich-zeitliche Detektion von Aktivitäten zahlreicher individueller Neurone und Neurontypen (Prinzipalzellen, Interneurone) in Zusammenhang zum Verhalten ist hiermit aber kaum möglich. Das 2-Photon in vivo "Imaging", zusammen mit Ca2+ Indikatoren (GCAMP6f) und Neurontyp-spezifischen Fluoreszenzmarkern versetzt uns in die optimale Lage eine Brücke zu schlagen zwischen Netzwerkmechanismen, der Repräsentation von Information in Zellgruppen während des Lernverhaltens in gesunden und erkrankten Gehirnen.