dc.contributor.author
Winterer, Jochen
dc.date.accessioned
2018-06-07T16:10:25Z
dc.date.available
2012-11-22T09:27:29.681Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/2151
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-6353
dc.description.abstract
The serotonergic system is a subcortical neuromodulatory center that controls
cortical information processing in a state-dependent manner. Dysregulations of
serotonergic neurotransmission and/or neuromodulation are thought to play an
important role in many neuropsychiatric diseases such as depression and
schizophrenia. In the hippocampus, ascending serotonergic fibers originating
from the median raphe nuclei project mainly onto GABAergic interneurons. This
highly diverse subgroup of hippocampal neurons effectively controls the input
and the output of principal neurons, which represent by far the most abundant
group of neurons in the hippocampus. We addressed the question of how
serotonin affects excitatory glutamatergic transmission onto these
interneurons, in particular onto basket cells, which provide the major source
of perisomatic inhibition. This form of inhibition is ideally suited to
control the spiking and therefore the output of pyramidal neurons. Basket
cells are divided into two subgroups, one expressing the calcium-binding
protein parvalbumin, the other expressing the neuropeptide cholecystokinin. We
found that serotonin selectively reduces synaptic excitation of
cholecystokinin-expressing interneurons via presynaptic serotonin 1B (5-HT1B)
heteroreceptors that are highly expressed in CA1 pyramidal neurons. We were
able to show that this reduction is input-specific and that, as a result,
serotonin selectively decreases feedback inhibition in hippocampal area CA1
via activation of 5-HT1B heteroreceptors. This reduction allows CA1 pyramidal
neurons to integrate inputs for spike-generation during a broader time window.
Furthermore, we found that on the network level, activation of 5-HT1B
receptors increases the power of gamma oscillatory activity in hippocampal
area CA1 both in vitro and in vivo. To conclude, in this work we provide
evidence for a specific serotonergic modulation of a defined microcircuit in
area CA1 of the hippocampus.
de
dc.description.abstract
Das serotonerge System ist ein subkorticales, neuromodulatorisches Zentrum,
welches die Informationsverarbeitung im Kortex abhängig vom Zustand des
Organismus kontrolliert. Es wird angenommen, dass Störungen der serotonergen
Neurotransmission und/oder Neuromodulation eine bedeutende Rolle für viele
neuropsychiatrische Erkrankungen spielen, zum Beispiel bei rezidivierenden
depressiven Störungen oder bei Erkrankungen aus dem schizophrenen Formenkreis.
Serotonerge Fasern des Nucleus raphe medianus projizieren im Hippocampus
vornehmlich auf GABAerge Interneurone. Diese äußerst heterogene Zellgruppe
kontrolliert die afferenten wie efferenten Signale von Pyramidenzellen, welche
die quantitativ größte Zellgruppe im Hippocampus darstellen. Die vorliegende
Arbeit befasst sich mit der Frage, ob und auf welche Weise die erregende,
glutamaterge Neurotransmission, die auf diese Interneurone projiziert, von
Serotonin beeinflusst wird. Dabei interessierten wir uns vor allem für eine
Untergruppe dieser Interneurone, sogenannte Korbzellen, die den Hauptanteil
der perisomatischen Hemmung ausmachen. Diese spezielle Form der Hemmung ist
besonders geeignet, das Auftreten von Aktionspotentialen und daher die
efferenten Signale von Pyramidenzellen zu kontrollieren. Korbzellen können
wiederum in zwei Untergruppen unterteilt werden, nämlich in jene, die das
kalzium-bindende Protein Parvalbumin und in jene, die das Neuropeptid
Cholezystokinin (CCK) exprimieren. Ein Ergebnis dieser Arbeit ist nun, dass
Serotonin, vermittelt durch präsynaptische 5-HT1B Rezeptoren, selektiv die
erregende, glutamaterge Neurotransmission auf CCK-positive Interneurone
reduziert. Diese sogenannten Heterorezeptoren werden besonders ausgeprägt in
CA1 Pyramidenzellen des Hippocampus exprimiert. Daran anschließend konnten wir
aufzeigen, dass die Reduzierung der glutamatergen synaptischen Übertragung vom
Ursprung der afferenten Fasern abhängt und auf Fasern die von CA1
Pyramidenzellen herrühren beschränkt ist. Als Folge dieser Reduktion durch
5-HT1B Rezeptoren zeigte sich eine selektive Verringerung der rückgekoppelten
Hemmung von CA1 Pyramidenzellen durch CCK-positive Interneurone und
konsequenterweise wurde es den Pyramidenzellen damit ermöglicht,
unterschiedliche Afferenzen in einem erweiterten Zeitfenster für die
Initiierung von Aktionspotentialen zu integrieren. Nicht zuletzt konnten wir
schließlich zeigen, dass die Aktivierung von 5-HT1B Heterorezeptoren auf
glutamatergen Fasern Gamma-Oszillationen in ihrer Ausprägung sowohl in vivo
als auch in vitro verstärkt. Zusammenfassend konnte in dieser Arbeit eine
spezifische neuromodulatorische Funktion von Serotonin in einem reduzierten
und definierten neuronalen Schaltkreis aufgezeigt werden.
de
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
synaptic transmission
dc.subject.ddc
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::610 Medizin und Gesundheit
dc.title
Cell-type-specific modulation of a hippocampal microcircuit by serotonin
dc.contributor.contact
jochen.winterer@charite.de
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. D. Schmitz
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. I. Vida
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. med. H. Beck
dc.date.accepted
2012-11-30
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000039612-5
dc.title.translated
Serotonin moduliert einen Mikroschaltkreis im Hippokampus
de
refubium.affiliation
Charité - Universitätsmedizin Berlin
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000039612
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000012282
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access