Kurzfassung

Während pränataler und früher postnataler Entwicklungsphasen weisen unreife neuronale Netzwerke spontane und evozierte elektrische Aktivitätsmuster auf. Diese sehr frühen, synchronen Aktivitätsmuster tragen zur Selbstorganisation neuronaler Ensembles bei, die dann postnatal während sog. kritischer Perioden erfahrungsabhängig modifiziert werden. Neueste Befunde deuten darauf hin, dass die sehr frühen Aktivitätsmuster während der prä-und neonatalen Periode erfahrungsunabhängige Modifikationen...Während pränataler und früher postnataler Entwicklungsphasen weisen unreife neuronale Netzwerke spontane und evozierte elektrische Aktivitätsmuster auf. Diese sehr frühen, synchronen Aktivitätsmuster tragen zur Selbstorganisation neuronaler Ensembles bei, die dann postnatal während sog. kritischer Perioden erfahrungsabhängig modifiziert werden. Neueste Befunde deuten darauf hin, dass die sehr frühen Aktivitätsmuster während der prä-und neonatalen Periode erfahrungsunabhängige Modifikationen in der Genexpression induzieren, die nicht nur eine hohe Spezifität, sondern auch eine Abhängigkeit vom Muster der elektrischen Aktivität, insbes. der Frequenz, aufweisen.

Wir konnten kürzlich in einem neuartigen, intakten in vitro Präparat des cerebralen Cortex von neugeborenen Mäusen synchronisierte Oszillationen in funktonellen "Prä-Columnen" nachweisen. In einer Pilotstudie zwischen den hier genannten Antragstellern/innen konnten wir zeigen, dass dieses Aktivitätsmuster eine selektive Heraufregulation in der mRNA Expression von BDNF induziert. BDNF wiederum kann eine Reihe von Entwicklungsprozessen steuern (z.B. "GABA switch" von de- zu hyperpolarisierender Wirkung) und die zelluläre Differenzierung, wie axonales Wachstum, Synaptogenese und synaptische Plastizität fördern. Im vorliegenden Antrag soll untersucht werden, welche Aktitvitätsmuster plastizitätsrelevante Signalmoleküle, wie MAPK/ERK, CREB etc., aktivieren und eine BDNF-Expression bzw. –Freisetzung stimulieren. Schließlich soll der Einfluss dieser Aktivitätsmuster auf die Entwicklung und das Gleichgewicht glutamaterger vs. GABAerger Synapsen im corticalen Netzwerk untersucht werden.

Das hier beantragte Vorhaben führt nicht nur die zentralen wissenschaftlichen Fragestellungen der beteiligten Labors zusammen, sondern vereint die jeweilige Infrastruktur vor Ort und das gut etablierte technische know-how zu einer erfolgreichen Bearbeitung dieses technisch anspruchsvollen und wissenschaftlich interessanten Projekts.

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