Neuronal Network Dynamics Underlying the Formation of Anesthesia-Resistant Memory in Drosophila Olfactory Learning

Abstract

Brp which forms part of the CAZ functions in the release of neurotransmitters by establishing a close proximity of Ca2+ ion channels with synaptic vesicles and formation of T bars. Reducing Brp levels specifically in KCs via genetically targeted RNA-interference [RNAi; (Wagh et al., 2006) impairs the formation of aversive ARM (Knapek et al., 2011). Furthermore, Histone Deacetylase 6, which influences transmitter release from neuromuscular AZs by shaping the spatial arrangement of Brp also participates in ARM (Perry et al., 2017). This thesis however, performed circuit analysis of brp effect on ARM. Brp effect on Drosophila olfactory aversive ARM learning showed a broader effect than reported earlier on in a separate study (Knapek et al., 2011). Brp effect on the KC-DANs-MBONs synapses showed a recurrent loop activity that existed in the circuits. The recurrent activity in the loop required a concurrent activation of the glutamatergic MBONs and depolarization of the dopaminergic neuron in order to gate the activity of the presynaptic plasticity. Lastly, the presynaptic activity may involve two dopaminergic receptors i.e. D1 and D2. Equilibration between D1R and D2R are very pivotal in formation of ARM. The thesis laid down the foundation of possible mechanism of ARM. Henceforth, thorough research on the specificity of the Kenyon cells and MBONs synapses coupled with cross-talk between DANs- MBONs connections need to be addressed in relation to their memory valence.

Brp, ein Teil der CAZ-Funktion, ist mitverantwortlich für die Freisetzung von Neurotransmittern, indem es eine enge Verbindung mit den Ca2+ Ionenkanälen herstellt und zusammen mit synaptischen Vesikeln T-Stäbe erzeugt. Die Reduzierung des Brp-Levels, insbesondere durch genetisch gezielte RNA-Überlagerungen [RNAi; (Wagh et al., 2006), beeinträchtigt die Bildung von aversivem ARM (Knapek et al., 2011). Darüber hinaus beteiligt sich auch Histone Deacetylase 6 am ARM Prozess. Histone Deacetylase 6 verursacht die Freisetzung der Transmitter vom neuromuskulären AZs, indem es die räumliche Anordnung anpasst (Perry et al., 2017). Im Gegensatz dazu konzentriert sich diese wissenschaftliche Arbeit auf die Schaltkreisanalyse des Brp-Effekt auf das ARM. Der Brp-Effekt auf das olfaktorische aversive ARM-Lernen von Drosophila zeigte eine weitaus größere Wirkung als es zuvor in anderen Studien berichtet wurde (Knapek et al., 2011). Tatsächlich demonstrierte der Brp-Effekt auf die KC-DANs-MBONs eine wiederkehrende Schleifenaktivität innerhalb des Schaltkreises. Dieser wiederkehrende Prozess innerhalb der Schleife erfordert eine gleichzeitige Aktivierung der glutamatergen MBONs und Depolarisation des dopaminergen Neurons, um die Tätigkeiten der präsynaptischen Plastizität zu steuern. Insgesamt kann die präsynaptische Aktivität zwei dopaminerge Rezeptoren umfassen: D1 und D2. Das Gleichgewicht zwischen D1R und D2R sind entscheidend für die Bildung von ARM. Diese Doktorarbeit legt den Grundstein für einen möglichen Mechanismus des ARM. Zukünftig sollte eine gründlichere Untersuchung der Kenyon-Zellen und MBONs-Synapsen genauso wie den Wechselwirkungen zwischen den DANs und MBONs-Verbindungen im Hinblick auf ihre Gedächtnisvalenz vorgenommen werden.