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Diversität GABAerger Interneurone im Gyrusdentatus von transgenen Mäusen der GAD67-eGFP(Δneo)-knock-in-Linie ; Diversity of GABAergic interneurons in the dentate gyrus of the transgenic GAD67-eGFP([delta]neo)-knock-in-mouse line
Interneurone bilden eine extrem heterogene Population, die eine differenzierte inhibitorische Kontrolle von Erregungsbildung und Erregungsfluss in cortikalen Schaltkreisen ermöglicht. In dieser Arbeit wurde eine Charakterisierung der Interneurone des Gyrus dentatus durchgeführt, der als Eingangsstruktur in den hippocampalen Schaltkreis eine strategisch wichtige Position einnimmt. Zur unvoreingenommenen intraexperimentellen Zellselektion wurde die GAD67-eGFP-knock-in Mauslinie, bei der abhängig von der Expression der GABA-synthetisierenden Enzymisoform GAD67 das Fluoreszenzprotein eGFP gebildet wird, zuerst immunhistochemisch validiert und dann als Modellsystem verwendet. Bei 105 der eGFP-markierten Interneurone wurden mithilfe der Patch-Clamp-Technik die Morphologie sowie passive und aktive elektrophysiologische Membraneigenschaften bestimmt. Bei 19 Interneuronen wurde zudem eine dreidimensionale Neurolucida-Rekonstruktion durchgeführt. Die lichtmikroskopische Analyse sowie eine auf den quantitativen Daten der rekonstruierten Neurone basierende hierarchische Clusteranalyse ergab eine morphologische Einteilung in fünf Klassen: BC-Zellen (Axon in der Körnerzellschicht), HICAP-Zellen (Axon in der inneren Molekularschicht), HIPP-Zellen (Axon in der mittleren und äusseren Molekularschicht), TML-Zellen (Axon in der gesamten Molekularschicht) und ML-Zellen (Soma und Axon in der Molekularschicht). Diese Einteilung ist vor allem durch die Schichtspezifität der Axonprojektion gekennzeichnet und weist auf eine differenzierte Regulation der unterschiedlichen Prinzipalzellkompartimente (Soma vs. Dendriten) sowie der Eingangstrakte (Tractus perforans und associativus) des Gyrus dentatus hin. Bei der Analyse der elektrophysiologischen Eigenschaften der identifizierten Interneuronklassen fielen charakteristische Aktionspotentialmuster sowie zahlreiche statistisch signifikante Unterschiede in den passiven und aktiven Membraneigenschaften zwischen den Klassen auf. Eine auf den physiologischen Charakteristika von 65 identifizierten Zellen basierende hierarchische lusteranalyse ergab eine Unterteilung, die der morphologischen Klassifizierung im Wesentlichen entsprach. Daraus folgt, dass Interneurone des Gyrus dentatus in fünf distinkte, durch ihre Morphologie und ihre Physiologie gekennzeichnete Typen unterteilt werden können. Diese könnten unterschiedliche funktionelle Aufgaben im Schaltkreis des Gyrus dentatus wie z.B. die Synchronisation von Prinzipalzellensembles oder die Kontrolle synaptischer Eingänge an den Prinzipalzelldendriten übernehmen. ; Interneurons build an extremely heterogeneous population performing a differentiated control of excitability and information flow in cortical circuits. Here, the interneurons of the dentate gyrus were characterized. To obtain an unbiased intraexperimental selection of cells, transgenic mice of the GAD67-eGFP-knock-in-line were at first immunohistochemically validated and finally utilized for electrophysiological and morphological analysis. In GAD67-eGFP-knock-in-mice, the flourescent protein eGFP is expressed in dependency of the GABA-synthesizing enzyme GAD67, which allows an intraexperimental visual identification of interneurons in acute brain slice preparations. For 105 eGFP positive neurons, a morphological characterization as well as the electrophysiological determination of active and passive membrane properties were performed. Furthermore, 19 interneurons were three-dimensionally reconstructed utilizing a Neurolucid system. Qualitative analysis of cell morphology as well as a hierachical cluster analysis based on quantitative parameters derived from reconstructed neurons revealed a classification in five subgroups: BC-cells (axon projections within the granule cell layer), HICAP-cells (axon projections within the inner molecular layer), HIPP-cells (axon projections within the middle an outer molecular layer), TML-cells (axon projections within the entire molecular layer) and ML-cells (axon projections and soma location within the nolecular layer). This classification is primarily based on the layer specificity of axon projections and suggests a sophisticated inhibitory control of principal cell compartments (somas vs. dendrites) and input tracts (perforant pathway vs. associative pathway) of the dentate gyrus. Regarding the electrophysiological paramters, characteristic firing patterns and significantly different active and passive membrane properties between morphologically defined interneuron classes were observed. A hierachiacal cluster analysis based on electrophysiological parameters of 65 interneurons revealed a seggregation in subgroups similar to the results of the morphological classification. Hence, the interneurons of the dentate gyrus can be classified in five distinct subgroups, defined by their morphology and electrophysiological properties. These classes may execute different functional roles within the circuitry of the dentate gyrus.
Diversität GABAerger Interneurone im Gyrusdentatus von transgenen Mäusen der GAD67-eGFP(Δneo)-knock-in-Linie ; Diversity of GABAergic interneurons in the dentate gyrus of the transgenic GAD67-eGFP([delta]neo)-knock-in-mouse line
Interneurone bilden eine extrem heterogene Population, die eine differenzierte inhibitorische Kontrolle von Erregungsbildung und Erregungsfluss in cortikalen Schaltkreisen ermöglicht. In dieser Arbeit wurde eine Charakterisierung der Interneurone des Gyrus dentatus durchgeführt, der als Eingangsstruktur in den hippocampalen Schaltkreis eine strategisch wichtige Position einnimmt. Zur unvoreingenommenen intraexperimentellen Zellselektion wurde die GAD67-eGFP-knock-in Mauslinie, bei der abhängig von der Expression der GABA-synthetisierenden Enzymisoform GAD67 das Fluoreszenzprotein eGFP gebildet wird, zuerst immunhistochemisch validiert und dann als Modellsystem verwendet. Bei 105 der eGFP-markierten Interneurone wurden mithilfe der Patch-Clamp-Technik die Morphologie sowie passive und aktive elektrophysiologische Membraneigenschaften bestimmt. Bei 19 Interneuronen wurde zudem eine dreidimensionale Neurolucida-Rekonstruktion durchgeführt. Die lichtmikroskopische Analyse sowie eine auf den quantitativen Daten der rekonstruierten Neurone basierende hierarchische Clusteranalyse ergab eine morphologische Einteilung in fünf Klassen: BC-Zellen (Axon in der Körnerzellschicht), HICAP-Zellen (Axon in der inneren Molekularschicht), HIPP-Zellen (Axon in der mittleren und äusseren Molekularschicht), TML-Zellen (Axon in der gesamten Molekularschicht) und ML-Zellen (Soma und Axon in der Molekularschicht). Diese Einteilung ist vor allem durch die Schichtspezifität der Axonprojektion gekennzeichnet und weist auf eine differenzierte Regulation der unterschiedlichen Prinzipalzellkompartimente (Soma vs. Dendriten) sowie der Eingangstrakte (Tractus perforans und associativus) des Gyrus dentatus hin. Bei der Analyse der elektrophysiologischen Eigenschaften der identifizierten Interneuronklassen fielen charakteristische Aktionspotentialmuster sowie zahlreiche statistisch signifikante Unterschiede in den passiven und aktiven Membraneigenschaften zwischen den Klassen auf. Eine auf den physiologischen Charakteristika von 65 identifizierten Zellen basierende hierarchische lusteranalyse ergab eine Unterteilung, die der morphologischen Klassifizierung im Wesentlichen entsprach. Daraus folgt, dass Interneurone des Gyrus dentatus in fünf distinkte, durch ihre Morphologie und ihre Physiologie gekennzeichnete Typen unterteilt werden können. Diese könnten unterschiedliche funktionelle Aufgaben im Schaltkreis des Gyrus dentatus wie z.B. die Synchronisation von Prinzipalzellensembles oder die Kontrolle synaptischer Eingänge an den Prinzipalzelldendriten übernehmen. ; Interneurons build an extremely heterogeneous population performing a differentiated control of excitability and information flow in cortical circuits. Here, the interneurons of the dentate gyrus were characterized. To obtain an unbiased intraexperimental selection of cells, transgenic mice of the GAD67-eGFP-knock-in-line were at first immunohistochemically validated and finally utilized for electrophysiological and morphological analysis. In GAD67-eGFP-knock-in-mice, the flourescent protein eGFP is expressed in dependency of the GABA-synthesizing enzyme GAD67, which allows an intraexperimental visual identification of interneurons in acute brain slice preparations. For 105 eGFP positive neurons, a morphological characterization as well as the electrophysiological determination of active and passive membrane properties were performed. Furthermore, 19 interneurons were three-dimensionally reconstructed utilizing a Neurolucid system. Qualitative analysis of cell morphology as well as a hierachical cluster analysis based on quantitative parameters derived from reconstructed neurons revealed a classification in five subgroups: BC-cells (axon projections within the granule cell layer), HICAP-cells (axon projections within the inner molecular layer), HIPP-cells (axon projections within the middle an outer molecular layer), TML-cells (axon projections within the entire molecular layer) and ML-cells (axon projections and soma location within the nolecular layer). This classification is primarily based on the layer specificity of axon projections and suggests a sophisticated inhibitory control of principal cell compartments (somas vs. dendrites) and input tracts (perforant pathway vs. associative pathway) of the dentate gyrus. Regarding the electrophysiological paramters, characteristic firing patterns and significantly different active and passive membrane properties between morphologically defined interneuron classes were observed. A hierachiacal cluster analysis based on electrophysiological parameters of 65 interneurons revealed a seggregation in subgroups similar to the results of the morphological classification. Hence, the interneurons of the dentate gyrus can be classified in five distinct subgroups, defined by their morphology and electrophysiological properties. These classes may execute different functional roles within the circuitry of the dentate gyrus.
Diversität GABAerger Interneurone im Gyrusdentatus von transgenen Mäusen der GAD67-eGFP(Δneo)-knock-in-Linie ; Diversity of GABAergic interneurons in the dentate gyrus of the transgenic GAD67-eGFP([delta]neo)-knock-in-mouse line
Hosp, Jonas Aurel (author)
2009-01-01
Theses
Electronic Resource
German
fireEMS ``Knock, Knock, `Is Anybody Home?'''
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