Kurzzeitplastizität an individuellen Parallelfaser-Purkinjezellsynapsen

Kurzzeitplastizität spielt eine Schlüsselrolle bei der Informationsverarbeitung im zentralen Nervensystem. Die Bahnung, als eine Form der Kurzzeitplastizität, resultiert dabei aus einer aktivitätsabhängigen Verstärkung der synaptischen Signalübertragung, die bis zu mehreren hundert Millisekunden andauern kann. Funktionell wird dieses Phänomen mit einem Frequenzfilter oder mit der Ausbildung des Kurzzeitgedächtnisses assoziiert. Kenntnisse über die der Bahnung zugrunde liegenden Mechanismen sind daher für das Verständnis der Signalverarbeitung innerhalb neuronaler Netze von fundamentaler Bedeutung. Generell spielt intrazelluläres Kalzium bei der Entstehung der Bahnung eine zentrale Rolle, wobei die genauen Mechanismen noch nicht eindeutig geklärt sind. Nach der klassischen Restkalzium-Hypothese wird der kurzzeitige Verbleib von Kalzium nach der ersten Stimulation in der Präsynapse als dominierender Mechanismus der Bahnung angesehen. Weitere Modelle postulieren beispielsweise eine Interaktion von Kalzium mit spezifischen Bahnungssensoren oder die Saturation hochaffiner Kalziumpuffer, die ebenfalls zu einer Potenzierung der postsynaptischen Antwort führen. In dieser Arbeit wurde die Doppelpuls-Bahnung an zerebellären Parallelfaser-Purkinjezellsynapsen über ein breites Frequenzspektrum hinweg untersucht. Hierzu wurden Parallelfasersynapsen durch extrazelluläre Stimulation, entweder in der Molekularschicht oder in der Körnerzellschicht, aktiviert. Das Doppelpulsverhältnis (PPR) zeigte hierbei einen biphasischen Verlauf. Während die Bahnung für eine Population von Parallelfasersynapsen bereits mehrfach beschrieben wurde, ist über die Bahnung an der einzelnen Parallelfaser-Purkinjezellverbindung noch wenig bekannt. In dieser Arbeit wurde daher erstmalig die Doppelpuls-Bahnung an diesen Synapsen mittels Paarableitung auch bei höheren Frequenzen charakterisiert. Anders als bei den Schichtstimulationen ergab sich für die Paarableitungen eine frequenzabhängige monophasische Doppelpuls-Bahnung. Diese konnte nur teilweise auf eine Potenzierung der zweiten Antwort zurückgeführt werden. Stattdessen schien die Doppelpuls-Bahnung an diesen Synapsen im Wesentlichen auf einen hohen Anteil an Ausfällen in der ersten Stimulationsantwort zu beruhen.