Volume 25, Issue 1

Aggression between members of the same species serves to secure resources, but the costs can quickly outweigh benefits. Hence, for aggression to be evolutionarily adaptive, animals must decide when best to flee, rather than fight. How its done, is arguably best understood in crickets. These insects implement the decision by simply modulating the behavioural threshold to flee. This threshold is raised by potentially rewarding experiences (e. g. resource possession), via the amine octopamine, so that the animal is less prone to flee and persists longer in fighting. Conversely, the threshold is lowered by nitric oxide, released in response to aversive stimuli (e. g. the opponent’s agonistic signals), thus increasing the tendency to flee. A cricket then flees, when the sum of its opponent’s actions exceeds the threshold. Subsequently, serotonin keeps the threshold low, so that losers remain submissive; possibly by inhibiting dopamine, which is necessary for recovery of aggression in losers.

The cerebral cortex is essential for our sensory experiences and conscious thought. Its neural connections, in particular sensory areas of the cerebral cortex, are shaped and sculpted by our early sensory experiences. Onset of these first sensory experiences of the world mark an important developmental event, enabling our worldy interactions to shape the makeup of our cerebral cortex. These long-lasting effects of early sensory experience are particularly striking in human communication, since early exposure to the mother’s language is required to detect all nuances in the underlying sounds. Early interactions with the world are mediated by a key set of neurons, subplate neurons, which remain part of the developing cerebral cortex until most of them disappear at later stages of development. They play a crucial role in the developing mammalian brain. Here I review the circuitry and functional roles of cortical subplate neurons, focusing on their purpose in the development of primary sensory cortices.

Zusammenfassung In jedem Moment sind wir von einer Vielzahl von Informationen umgeben, die gleichzeitig von mehreren Sinnen empfangen werden. Eine enorme Menge an Daten muss daher in unserem Gehirn gleichzeitig verarbeitet werden, um unsere Umwelt richtig zu verstehen. Eine Anpassung der sensorischen Verarbeitung ist wichtig, um unsere Wahrnehmung kontextabhängig optimieren zu können, d. h. um adäquate Verhaltensreaktionen zu ermöglichen, muss eine effiziente sensorische Verarbeitung relevanter Stimuli gefördert und unwichtige Signale unterdrückt werden. Die zugrundeliegenden Mechanismen der sensorischen Informationsmodulation sind, insbesondere in frühen sensorischen Schaltkreisen, weitgehend unbekannt. Die Fähigkeit, diese Prozesse selektiv manipulieren zu können, wäre sowohl für die Grundlagenforschung als auch die translationale biomedizinische Forschung von großem Vorteil. Hier betrachten wir das olfaktorische System der Vertebraten als Modellsystem für die Untersuchung früher sensorische Verarbeitung und demonstrieren die Komplexität neuromodulatorischer Vorgänge anhand dieses Systems.

Zusammenfassung Aktuelle Forschungsergebnisse im Bereich neurodegenerativer Erkrankungen deuten vermehrt darauf hin, dass die Ernährung und damit assoziiert die Zusammensetzung des Darm-Mikrobioms einen entscheidenden Einfluss auf die Entstehung und den Verlauf verschiedenster Krankheiten haben. Die sogenannte Darm-Hirn Achse, oder präziser die Darm-Mikrobiom-Hirn Achse hat dadurch deutlich an Aufmerksamkeit gewonnen. Dabei kann der Darm das zentrale Nervensystem auf unterschiedliche Weisen beeinflussen, I) direkt durch bakterielle Bestandteile und Metaboliten von Bakterien, II) durch Manipulation der im Körper zirkulierenden Immunzellen, oder III) durch direkten Kontakt, z. B. über den N. vagus. Fortschritte auf dem Gebiet der Molekularbiologie, wie das Next Generation Sequencing ermöglichen aufgrund ihres hohen Auflösungsvermögens die genaue Identifikation von Bakterien und die Kompositionen ganzer Mikrobiome. Dadurch ist es möglich, die Interaktionen zwischen dem intestinalen Mikrobiom, dem Metabolom und dem Darm- assoziierten Immunsystem detailliert zu erforschen. In dieser Arbeit diskutieren wir den Einfluss des Mikrobioms, der Ernährung und den damit verbundenen Gesundheitszustand auf die Neuroregeneration. Der Fokus liegt dabei auf der Möglichkeit, wie dieses Wissen in Zukunft für therapeutische Zwecke genutzt werden kann.

The axon initial segment (AIS) is a crucial axonal domain for neuronal function – it allows neurons to generate action potentials, maintain their polarity or modulate their own excitability, thereby adapting to sudden and more long-term changes in network state. Although the AIS has been a well-described structure in neurons with work dating back to the 1960s, its fundamental role in neuronal function has only really been appreciated in the last decade. It is therefore no surprise that the AIS now also emerges as a hub for the onset of various pathophysiological conditions. In this review, we will focus on AIS development, function, and plasticity in the context of neuronal network activity and will highlight recent results that indicate a role for the AIS in the regulation and fine-tuning of input-output relations in single neurons.