Differentielle Modulation spannungsabhängiger Ca2+-Leitfähigkeiten in identifizierten Motoneuronen eines definierten neuronalen Netzwerks

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Der Forschungsschwerpunkt der Arbeitsgruppe ist die Neuromodulation und die Frage, wie die Plastizität von Nervensystemen auf der zellulären und molekularen Ebene reguliert wird. In allen Nervensystemen spielen dabei spannungsaktivierte Ca2+-Kanäle eine entscheidende Rolle. Wir wollen besser verstehen, wie die Modulation hochgradig lokalisierter spannungsaktivierter Ca2+-Leitfähigkeiten zur Regulation von neuronaler Erregbarkeit und synaptischer Übertragung beiträgt. In diesem Projekt werden alle Untersuchungen am stomatogastrischen Nervensystem von Crustaceen durchgeführt, das sich als äußerst erfolgreiches Modellsystem zur Untersuchung von zellulären Mechanismen der Neuromodulation ausgezeichnet hat. Im Vordergrund stehen folgende Fragen: 1) Wo sind die spannungsabhängigen Ca2+-Leitfähigkeiten im Neuron lokalisiert? 2) Wie modifizieren biogene Amine diese Ca2+-Ströme? 3) Ist die Modulation der Ca2+-Leitfähigkeiten durch biogene Amine anders in den synaptischen Terminals, wo Ca2+ auch die Transmitterfreisetzung triggert, als in anderen Regionen der Zelle, wo es entscheidend an der Regulation der neuronalen Erregbarkeit beteiligt ist? Um diese Fragestellungen direkt anzugehen, verwenden wir eine Kombination von elektrophysiologischen Methoden (z.B. Spannungsklemme) und optischen Methoden mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung tief im lebenden Gewebe (z.B. Multiphotonen-Mikroskopie).