Band 10, Heft 3

Zusammenfassung Ein grundlegendes Prinzip des Neokortex ist seine Organisation in funktionelle Kolumnen und ein weitreichendes horizontales System neuronaler Verbindungen. Diese Kolumnen mit ihren Netzwerken von Neuronen, die für alle sensorischen Hirnregionen nachgewiesen wurden, sind maßgeblich an der Generierung unterschiedlichster Wahrnehmungsprozesse unseres Gehirns beteiligt. Bisher ist jedoch relativ wenig darüber bekannt, wie komplexe Sinnesleistungen auf zellulärer Ebene verarbeitet werden. In den letzten zehn Jahren wurden zahlreiche neuronale Verbindungen innerhalb und zwischen kortikalen Schichten funktionell und strukturell untersucht. Eine der wichtigsten Techniken ist dabei die simultane Patch-clamp Ableitung synaptisch gekoppelter Neurone bei gleichzeitiger intrazellulärer Biocytin-Füllung, die eine korrelierte Struktur-Funktionsanalyse erlaubt. Neben Gemeinsamkeiten zeigten sich jedoch große Unterschiede hinsichtlich der funktionellen und morphologischen Eigenschaften der synaptischen Transmission. Daraus folgt die Notwendigkeit, jede einzelne neuronale Verbindung separat zu beschreiben. Ziel dieser Untersuchungen ist letztlich, die Interaktion der einzelnen Verbindungen innerhalb des neuronalen Netzwerkes einer kortikalen Kolumne zu verstehen.

Zusammenfassung Die bildgebenden Verfahren der Magnetresonanz-Tomografie (MRT) sind nicht nur unverzichtbar für die medizinische Diagnostik, sie haben sich zudem zu wichtigen nichtinvasiven Werkzeugen in der biomedizinischen Forschung entwickelt. Dies gilt insbesondere für die grundlegenden und klinischen Neurowissenschaften. So ermöglicht die funktionelle MRT des menschlichen Gehirns eine detaillierte Charakterisierung kortikaler Systeme und Netzwerke von der primären Sensorik bis zur kognitiven Informationsverarbeitung. Aufgrund der wachsenden Verfügbarkeit geeigneter MRT-Geräte werden entsprechende Ansätze der Hirnbildgebung für Wissenschaftler unterschiedlicher Fachrichtungen zugänglich. Ziel dieses Beitrages ist es daher, die wesentlichen Elemente eines funktionellen MRT-Experimentes zu erläutern - von der Übersetzung der eigentlichen Fragestellung in ein geeignetes Stimulationsparadigma über die Aufnahme hämodynamisch vermittelter MRT-Signale als Korrelate neuronaler Aktivitätsänderungen bis hin zu Aspekten der Datenauswertung und Visualisierung. Letztendlich verspricht das Verfahren die reduktionistische Vorgehensweise in der Neurobiologie durch ein integratives Konzept zu ergänzen und genetische ebenso wie erfahrungsabhängige Einflüsse mit der Funktion des Gehirns zu verbinden.

Zusammenfassung Thrombin, eine Serinprotease mit zentraler Bedeutung für die Blutgerinnung, kann Rezeptoren auf der Plasmamembran von Zellen aktivieren. Diese Protease-aktivierten Rezeptoren (PARs) wurden kürzlich auch im Gehirn gefunden. Dort sind diese Rezeptoren insbesondere bei Neuroprotektion oder Schädigung im Zusammenhang mit pathologischen Zuständen von Bedeutung. Man unterscheidet 4 Subtypen, die als PAR-1 bis PAR-4 bezeichneten Rezeptoren, die alle in Mensch, Ratte und Maus exprimiert sind und große Homologie zwischen diesen Spezies aufweisen. PARs besitzen einen einzigartigen Aktivierungsmechanismus, weil sie durch die Spaltung des Rezeptorproteins irreversibel in den aktiven Zustand versetzt werden. Das durch die Proteolyse neu entstandene extrazelluläre N-terminale Ende des Rezeptor-Polypeptids wird als ein vorher verborgenes N-terminales Ende offen gelegt und wirkt nun als an das Protein gekoppelter, aktivierender Peptidligand. PARs sind in vielen Bereichen im zentralen und im peripheren Nervensystem exprimiert. PARs scheinen bei der Pathologie neurodegenerativer Erkrankungen, wie Alzheimer oder HIV-Encephalitis eine Rolle zu spielen. Thrombin löst im Gehirn über PARs die Proliferation von Astrozyten aus, was für die reaktive Astrogliose von Bedeutung ist. Andererseits wirkt Thrombin janus-ähnlich, da es bei hohen Konzentrationen Nervengewebe schädigt, dagegen in sehr niedrigen Konzentrationen, welche im leicht geschädigten Nervengewebe erreicht werden, eine protektive Rolle hat.