1. Översiktlig projektbeskrivning

Engelsk titel

Neuronal plasticity in hippocampus: Relation between short-term and long-term changes

Sammanfattning av projektet

Aktivitetsberoende plasticitet i hjärnans synapser kan vara av olika slag och ha olika varaktighet, sannolikt kopplat till olika typer av minne. Kunskapen om dessa cellulära minnesprocesser och hur de växelverkar med varandra är ännu mycket ofullständig. Jag har tidigare studerat synaptisk plasticitet i mitt masterarbete vid kinesiska vetenskapsakademin, Shanghai, och arbetar nu som doktorand vid Göteborgs universitet där jag studerar samband mellan kortvarig och långvarig synaptisk plasticitet. Det är tidigare känt att parpulsstimulering ger upphov till en kortvarig (mindre än sekundlång) ökning av synapsstyrkan, sk. parpulsfacilitation (PPF), medan intensiv stimulering, som aktiverar jonkanaler av NMDA-typ, leder till en ökning av synapsstyrkan i timmar eller längre, sk. långtidspotentiering (LTP). Litet svagare NMDA-aktivering kan i stället ge upphov till långtidsdepression (LTD). En kontroversiell fråga är om LTP eller LTD kan påverka PPF, och omvänt.

Mina undersökningar av PPF under förhållanden med underlättad NMDA-kanalöppning har visat att parpulsstimuleringen kan inducera både potentiering (10-15 min) och efterföljande depression. Försöksmodellen ger goda möjligheter att analysera de mekanismer som bestämmer om en synaps skall bli starkare eller svagare. Vad är det som avgör om en stimulus skall leda till minne eller glömska? Tidigare studier har fokuserat på induktionsstyrkan, dvs. graden av NMDA-receptoraktivering och försummat betydelsen av tidsfaktorer. Jag kommer att undersöka betydelsen av olika parpulsprotokoll, som skiljer sig åt i fråga om tidsparametrar. NMDA-receptorblockerare kommer att appliceras vid olika tider. Mina försök har också påvisat en speciell form av PPF, som är relaterad till en presynaptisk excitabilitetsökning. Detta fenomen kommer att undersökas närmare. Experimenten genomförs i skivor av hippocampus från unga råttor. Arbetet har betydelse för att förstå relationen mellan minne och glömska.

Typ av projekt

Forskningsprojekt

MeSH-termer för att beskriva ämnesområdet

Inlagda MeSH-termer

Animals

Unicellular or multicellular, heterotrophic organisms, that have sensation and the power of voluntary movement. Under the older five kingdom paradigm, Animalia was one of the kingdoms. Under the modern three domain model, Animalia represents one of the many groups in the domain Eukarya.

Animals, Newborn

Refers to animals in the period of time just after birth.

Dose-Response Relationship, Radiation

The relationship between the dose of administered radiation and the response of the organism or tissue to the radiation.

Drug Interactions

The action of a drug that may affect the activity, metabolism, or toxicity of another drug.

Electric Stimulation

Use of electric potential or currents to elicit biological responses.

Hippocampus

A curved elevation of gray matter extending the entire length of the floor of the temporal horn of the lateral ventricle (Dorland, 28th ed). The hippocampus, subiculum, and DENTATE GYRUS constitute the hippocampal formation. Sometimes authors include the ENTORHINAL CORTEX in the hippocampal formation.

Neuronal Plasticity

The capacity of the NERVOUS SYSTEM to change its reactivity as the result of successive activations.

Neurons

The basic cellular units of nervous tissue. Each neuron consists of a body, an axon, and dendrites. Their purpose is to receive, conduct, and transmit impulses in the NERVOUS SYSTEM.

Synapses

Specialized junctions at which a neuron communicates with a target cell. At classical synapses, a neuron's presynaptic terminal releases a chemical transmitter stored in synaptic vesicles which diffuses across a narrow synaptic cleft and activates receptors on the postsynaptic membrane of the target cell. The target may be a dendrite, cell body, or axon of another neuron, or a specialized region of a muscle or secretory cell. Neurons may also communicate via direct electrical coupling with ELECTRICAL SYNAPSES. Several other non-synaptic chemical or electric signal transmitting processes occur via extracellular mediated interactions.

Time Factors

Elements of limited time intervals, contributing to particular results or situations.

Receptors, N-Methyl-D-Aspartate

A class of ionotropic glutamate receptors characterized by affinity for N-methyl-D-aspartate. NMDA receptors have an allosteric binding site for glycine which must be occupied for the channel to open efficiently and a site within the channel itself to which magnesium ions bind in a voltage-dependent manner. The positive voltage dependence of channel conductance and the high permeability of the conducting channel to calcium ions (as well as to monovalent cations) are important in excitotoxicity and neuronal plasticity.

N-Methylaspartate

An amino acid that, as the D-isomer, is the defining agonist for the NMDA receptor subtype of glutamate receptors (RECEPTORS, NMDA).

Rats, Sprague-Dawley

A strain of albino rat used widely for experimental purposes because of its calmness and ease of handling. It was developed by the Sprague-Dawley Animal Company.

Patch-Clamp Techniques

An electrophysiologic technique for studying cells, cell membranes, and occasionally isolated organelles. All patch-clamp methods rely on a very high-resistance seal between a micropipette and a membrane; the seal is usually attained by gentle suction. The four most common variants include on-cell patch, inside-out patch, outside-out patch, and whole-cell clamp. Patch-clamp methods are commonly used to voltage clamp, that is control the voltage across the membrane and measure current flow, but current-clamp methods, in which the current is controlled and the voltage is measured, are also used.

Excitatory Amino Acid Agonists

Drugs that bind to and activate excitatory amino acid receptors.

Excitatory Amino Acid Antagonists

Drugs that bind to but do not activate excitatory amino acid receptors, thereby blocking the actions of agonists.

Protein Subunits

Single chains of amino acids that are the units of multimeric PROTEINS. Multimeric proteins can be composed of identical or non-identical subunits. One or more monomeric subunits may compose a protomer which itself is a subunit structure of a larger assembly.

Rats

The common name for the genus Rattus.

Projektets delaktighet i utbildning

Avhandling
D-uppsats / Magisterexamen
C-uppsats / Kandidatexamen
ST-läkarutbildning
Annan utbildning
Ej del i utbildning

3. Processen och projektets redovisning

Pågående aktiviteter

Planering och förberedelse före datainsamling
Datainsamling pågår
Analys av insamlade data pågår
Författande av skriftlig redovisning / publikation pågår
En eller flera publikationer från projektet är publicerade
Slutfört och inget mer görs inom ramen för detta projekt

Projektstart (när planeringen påbörjas och börjar dokumenteras skriftligt)

2008-01-01

Datum för påbörjande av datainsamling

2008-01-01

Datum då projektet är slutrapporterat

2009-02-01

Publikationer från detta projekt

1. Role of NMDA receptor subtypes in different forms of NMDA-dependent synaptic plasticity.
   Li Rui, Huang Fen-Sheng, Abbas Abdul-Karim, Wigström Holger.
   BMC neuroscience 2007:8:55.[Source: PubMed®]
   [Links: PMID: 17655746 | DOI länk]

Tillämpning av resultat - tidsaspekt (projektledarens bedömning)

Resultaten kommer sannolikt att tillämpas inom 5 år från projektslut.

Tillämpning av resultat - genomslag (projektledarens bedömning)

Internationellt (i flera länder)