The topographic complexity of the mouse retina, which lacks features like the fovea, has long been underestimated. However, recent evidence has revealed anatomical and functional gradients in different retinal cell types, such as bipolar and ganglion cells. Much less is known about the topographic variations in horizontal cells. These cells form large, gap junction-coupled networks and provide feedback to photoreceptors and feedforward signaling to bipolar cells, thereby creating the antagonistic receptive fields of downstream neurons. Using intracellular injections, this thesis investigated regional specializations in mouse horizontal cells and found topographic variations, for example in gap junction coupling. These variations likely result in different spatial scales of how horizontal cells provide feedback to postsynaptic cells and may underlie the different response properties previously reported for dorsal and ventral retinal ganglion cells.
Die topographische Komplexität der Mäusenetzhaut, der Merkmale wie die Fovea fehlen, wurde lange Zeit unterschätzt. Jüngste Studien haben jedoch Gradienten in verschiedenen Zelltypen der Netzhaut, wie z. B. Bipolar- und Ganglienzellen, gezeigt. Über die topografischen Variationen bei den Horizontalzellen ist sehr wenig bekannt. Diese Zellen bilden große, über Gap Junctions gekoppelte Netzwerke und liefern Feedback-Signale an Fotorezeptoren und Feedforward-Signale an Bipolarzellen, wodurch sie die antagonistischen rezeptiven Felder der nachgeschalteten Neuronen formen. Mit Hilfe intrazellulärer Injektionen wurden in dieser Arbeit regionale Spezialisierungen in Horizontalzellen der Maus untersucht und topografische Variationen, z. B. bei der Horizontalzell-Kopplung, festgestellt. Diese Variationen könnten die Ursache für die unterschiedlichen Eigenschaften sein, die zuvor für dorsale und ventrale retinale Ganglienzellen berichtet wurden.
von Dmitry Kobylkov ; Isabelle Musielak ; Katrin Haase ; Noemi Rook ; Kaya von Eugen ; Karin Dedek ; Onur Güntürkün ; Henrik Mouritsen ; Dominik Heyers
Um angemessene Verhaltensreaktionen auszulösen muss sich das Nervensystem an Veränderungen in seiner Umgebung anpassen können. In Reaktion auf eine leichte Berührung der Haut biegt sich der Blutegel lokal und präzise weg von der Kontaktstelle. Ob wiederholte Berührung ein anderes Verhalten, durch Änderungen der neuronalen Netzwerkaktivität, auslösen kann ist jedoch nicht klar. Um diese Frage zu klären, wurden die biophysikalischen Eigenschaften eines einzelnen Mechanorezeptors, der T-Zelle, auf wiederholte Stimulation untersucht. Es zeigte sich, dass die T-Zelle ihr Membranpotential, basierend auf erhöhter Na + / K + -Pumpenaktivität, hyperpolarisiert. Dadurch verringert sich ein putativer Kaliumstrom. Dies führt zu einer erhöhten Aktivität im Zellsoma während sich gleichzeitig die Antwort auf taktile Stimulation verringert. Eine erhöhte Empfindlichkeit für synaptische Eingänge könnte ein anderes Verhalten auslösen, welches den Reiz effektiver vermeiden kann als das lokale Wegbiegen.
Nervous systems need to adapt to changes in their environment to trigger appropriate behavioral responses. In response to a single light touch of the skin, the medicinal leech produces a precise local bend away from the contact location. However, it is not clear whether repeated stimulation affects the behavioral outcome by changes in the neuronal network. To address this question the biophysical properties of a single mechanoreceptor, the T cell, were investigated. It was shown that repeated stimulation of a T cell hyperpolarizes the membrane potential based on increased Na+/K+ pump activity. This seems to change the opening probability of a putative K+ channel which lead to a higher spike count in the central spike initiation zone. Meanwhile the responses to tactile stimulation were diminished. Such an increased sensitivity for processing synaptic inputs could result in switching to an entirely different behavior that might avoid the repeated stimulus more effectively than bending.