Forschungsschwerpunkte
Der Hippocampus und der entorhinale Cortex, die beide Teil des medialen Temporallappens (MTL) sind, unterstützen Gedächtnisfunktionen sowie die räumliche Navigation. Unsere Forschung konzentriert sich auf die neuronalen Berechnungen, die den kognitiven Funktionen des MTL zugrunde liegen. Dabei kombinieren wir elektrophysiologische Aufzeichnungen, in vitro und in vivo, mit Computersimulationen. Da der MTL eine entscheidende Rolle bei Alzheimer und bei der Temporallappenepilepsie spielt, ist das Erforschen der neuronalen Berechnungen im MTL nicht nur für das Verständnis der kognitiven Funktionen und ihrer technischen Anwendungen von zentraler Bedeutung, sondern auch für die Entwicklung von Behandlungen für Demenz und Epilepsie.
Das zeitliche Assoziationsgedächtnis
Die Fähigkeit, zeitlich auseinanderliegende Ereignisse miteinander in Verbindung zu bringen, erfordert einen intakten Hippocampus. Aktuell liegt unser Hauptfokus auf der Rolle der rezeptor-aktivierten Kationenkanäle (TRPC-Kanäle) im Hippocampus, die diese Fähigkeit – das zeitliche Assoziationsgedächtnis – unterstützen. TRPC-Kanäle kommen reichlich in den hippocampalen Pyramidenzellen vor (Abb. 1A). Wir haben vor kurzem gezeigt, dass TRPC-Kanäle die dynamischen Eigenschaften der hippocampalen Pyramidenzellen modulieren, was als persistierendes Feuern (Abb. 1B) bekannt ist. Computersimulationen haben gezeigt, dass die TRPC-Kanäle eine wichtige Rolle bei der Gestaltung der neuralen Netzwerkaktivität spielen, indem sie es ermöglichen, dass das persistierende Feuern gleichzeitig neben den Thetawellen besteht. Wir planen, unser Verständnis für die Beteiligung der TRPC-Kanäle auf Verhaltensebene zu erweitern, indem wir die TRPC-Kanäle in vivo manipulieren.
Räumliche Navigation
Von den Gitterzellen im medialen entorhinalen Cortex (MEC) glaubt man, dass sie die räumliche Navigation unterstützen. Es wird angenommen, dass das Feuern der Gitterzellen durch Pfadintegration entsteht. Dies ist die Fähigkeit, die räumliche Darstellung durch idiothetische Informationen zu aktualisieren. Die Schicht II des MEC besteht hauptsächlich aus zwei verschiedenen Zellarten: Pyramidenzellen und Sternzellen. Allerdings sind die zellulären Mechanismen zur Unterstützung der Pfadintegration und Gitterzellenbildung immer noch unbekannt. Die Schwingungseigenschaften der MEC-Schicht-II-Neuronen und das persistierende Feuern könnten die Pfadintegration unterstützen (Abb. 2). Wir haben vor kurzem gezeigt, dass die Eigenschaften der MEC-Schicht-II-Neuronen, wie die zum Beispiel die Spike-Adaptionsrate, entlang der dorso-ventralen Achse verschieden sind. Dies weist darauf hin, dass diese Zelleigenschaften möglicherweise Unterschieden im Abstand der Gitterzellen unterliegen.