dc.contributor.author
Hollnagel, Jan-Oliver
dc.date.accessioned
2018-06-08T01:38:39Z
dc.date.available
2017-02-23T10:59:25.896Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/13661
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-17859
dc.description.abstract
The present dissertation comprises three articles published in international
peer-reviewed journals. The experiments were planned and conducted at the
Institute of Neurophysiology (Charité-Universitätsmedizin Berlin). Freely
moving animals display two prominent states of network activity that are
related to memory formation. Explorative behaviour and rapid-eye-movement
(REM) sleep are characterised by short periods of gamma oscillations nested in
theta oscillations, whereas sharp wave-ripple (SPW-R) activity is observed
during immobility, consummatory behaviour and slow-wave sleep. I studied
different aspects involved in maintenance and stabilisation of SPW-R activity,
their emergence and suppression, and the acetylcholine metabolism which is
involved in the switch from SPW-R activity to gamma oscillations. I show that
application of nicotine led to a dose-dependent shift from SPW-R activity to
seizure like events (SLEs). The transition could be linked to a reduced
inhibition of pyramidal cells in area CA3. We found that elevation of [K+]0
from 3 to 8.5 mM led to REDs in naïve slices whereas their generation was
prevented during episodes of stimulus-induced SPW-R activity. Under this
condition the inhibitory conductance was significantly increased. In the next
study I demonstrate the role of GABAB receptor mediated inhibition in
presynaptic Ca2+ dependent transmitter release. Stimulus-induced SPW-Rs were
transiently blocked by application of the GABAB receptor agonist baclofen, an
effect that could be prevented by co-application with the antagonist CGP55846.
However, CGP55846 itself had no effect on the incidence of SPW-Rs.
Interestingly, the induction of SPW-Rs was still possible when baclofen was
applied during tetanic stimulation. Lastly, I investigated the acetylcholine
metabolism and its implications for the generation of gamma oscillations.
Blocking the acetylcholinesterase to inhibit the extracellular degradation of
ACh induced gamma oscillations. Additional application of ACh dose dependently
increased power and coherence of the oscillations. I further employed
experiments to provide evidence for an extracellularly located choline-
acetyltransferase that would allow synthesising ACh from ambient residual
choline. However, taken together, the results did not support the idea of an
extracellular source of ACh.
de
dc.description.abstract
Die vorliegende Dissertation basiert auf drei Artikeln, die vor ihrer
Publikation einen peer-review Prozess durchlaufen haben. Die zugrundeliegenden
Experimente wurden im Institut für Neurophysiologie der Charité-
Universitätsmedizin Berlin geplant und durchgeführt. Experimente an sich frei
bewegenden Tieren haben gezeigt, dass zwei Arten von Netzwerkaktivität für die
Gedächtnisbildung von Bedeutung sind. Während exploratives Verhalten und
paradoxer (REM) Schlaf durch Gamma-Oszillationen gekennzeichnet sind, tritt
eine als „sharp wave-ripple“ (SPW-R) bezeichnete Netzwerkaktivität vor allem
während Ruhephasen, der Nahrungsaufnahme und orthodoxen (non-REM) Schlaf auf.
Ich habe Mechanismen untersucht, die für die Aufrechterhaltung, das Entstehen
sowie die Unterdrückung der SPW-R Aktivität verantwortlich sind. Der
Metabolismus des Neurotransmitters Acetylcholin wurde ebenfalls untersucht, da
er für den Wechsel zwischen den beiden Netzwerkaktivitäten von Bedeutung ist.
Ich konnte zeigen, dass induzierte SPW-R durch Gabe von Nikotin dosisabhängig
in krampfähnliche Aktivitätsmuster (REDs) transformiert werden können. Die
Ursache hierfür ist eine reduzierte Inhibition von Pyramidenzellen in der
hippocampalen CA3 Region. Durch unspezifische Erregung (Erhöhung der
extrazellulären Kaliumkonzentration von 3 auf 8.5 mM) konnte in unstimulierten
Schnitten RED ausgelöst werden, was in Gegenwart von SPW-Rs aufgrund erhöhter
Inhibition nicht möglich war. In der nächsten Studie habe ich den Einfluss von
GABAB Rezeptoren auf die Calcium-abhängige Transmitterfreisetzung untersucht.
Die transiente Unterdrückung der SPW-R durch Aktivierung des GABAB Rezeptors
mit Baclofen konnte durch Co-Applikation des Antagonisten CGP55846 verhindert
werden. In Gegenwart von Baclofen war die Induktion der SPW-R dennoch möglich.
Schließlich habe ich den Acetylcholinmetabolismus untersucht. Durch Hemmung
des Acetylcholinabbaus durch die Acetylcholinesterase konnte ich dosisabhängig
unterschiedlich starke Formen von Gamma-Oszillationen auslösen, die durch
Zugabe von Acetylcholin noch stärker ausgeprägt wurden. Der experimentelle
Nachweis, einer Möglichkeit zur extrazellulären Bildung von Acetylcholin,
konnte nicht erbracht werden.
de
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
gamma oscillations
dc.subject
sharp wave-ripple activity
dc.subject.ddc
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::610 Medizin und Gesundheit
dc.title
Modulation of fast neuronal network oscillations in the hippocampal formation
dc.contributor.contact
jan-oliver.hollnagel@email.de
dc.contributor.firstReferee
N.N.
dc.contributor.furtherReferee
N.N.
dc.date.accepted
2017-03-10
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000103477-2
dc.title.translated
Modulation schneller neuronaler Netzwerkoszillationen im Hippocampus
de
refubium.affiliation
Charité - Universitätsmedizin Berlin
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000103477
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000020387
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access