AG Geiger
Physiologie und Pathophysiologie kortikaler Interneurone,
Axone und präsynaptischer Boutons
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Forschungsfokus
- Molekulare Physiologie, Plastizität, synaptische Funktion und Dysfunktion interneuronaler Subtypen in kortikalen Netzwerken
- Netzwerk-Veränderungen und Verhaltensausprägung durch interneuronale Dysfunktion in Tiermodellen
- Kodierungsprinzipien und Energieeffizienzen elektrischer Signale in kortikalen Axonen
Methoden Überblick
- Somatische und präsynaptische Patch-Clamp Ableitung in aktuen Schnittkulturen von Nagetieren
- Gepaarte Ableitungen synaptisch gekoppelter Neurone
- Quantitative Einzelzell-PCR (Realtime und digitale Droplet) nach elektrophysiologischer Charakterisierung
- Laser-Capture Microdissektion und Transkriptome Analysen immunohistochemisch identifizierter Neurone
- Tiermodelle psychiatrischer Störungen: Korrelationsanalyse zwischen Verhaltensphänotypen und molekularen Abweichungen
- Analyse neuronaler Netzwerke in humanen Gehirnschnitten (Operationsmaterial von tumor-, gefäß- und epilepsiechirurgischen Eingriffen der Neurochirurgie Charité-Universitätsmedizin Berlin)
- Adeno-assoziierte virale Partikel gesteuerte Veränderung neuronaler Expression in Nagerhirnen
Gepaarte Ableitungen synaptisch gekoppelter Neurone: Oktapatch
Die Generierung und Übertragung neuronaler Aktivität basiert auf den synaptischen Eigenschaften lokaler Netzwerke. Insbesondere die synaptische Konnektivität und Plastizität zwischen einzelnen Zelltypen sind dabei von großem Interesse. Um diese effizient untersuchen zu können entwickelten wir mehrere „multi-patch“ Versuchsaufbauten. Diese ermöglichen eine gleichzeitige Patch-Clamp Ableitung von bis zu 10 Zellen im akuten Hirnschnitt. Dadurch sind zum einen hocheffiziente unidirektionale Konnektivitätsanalysen möglich, andererseits können wir auch höher dimensionale Netzwerkmuster (sogenannte Motive) oder Eigenschaften komplexer Netzwerke (z.B. Verbindungsgrade und Hub-Zellen) aufdecken. Mithilfe von transgener Fluoreszenzmarkierung und elektrophysiologischer Klassifizierungsmethoden untersuchen wir weiterhin Interneurone auf ihre subtyp-spezifischen Plastizitäts- und Konnektivitätsprofilen.
Laser-Capture Microdissektion und Transkriptome Analysen immunohistochemisch identifizierter Neurone
Der molekularbiologische Forschungsbereich des Instituts für Neurophysiologie untersucht die interneuronale Zusammensetzung hippocampaler Subregionen auf Einzelzell-Niveau. Durch immunhistochemische Fluoreszenzfärbung mit anschließender Laserdissektions-Mikroskopie werden Interneurone in Ultradünnschnitten von Maus und Ratte identifiziert und isoliert. Alternativ können die präparierten Hippocampi transgener Tiere, wie der YFP-Vgat Ratte, dissoziiert werden und die gesuchten Interneurone per Fluorescence Activated Cell Sorting (FACS) aus der Zellsuspension selektiert werden.
Die angeschlossene Charakterisierung der Interneurone erfolgt durch die Analyse ausgewählter Transkripte per digitaler Droplet PCR. Anders als bei einer konventionellen qPCR wird der Reaktionsansatz in bis zu 20000 Kompartimente unterteilt und eine Endpunktmessung der Fluoreszenz durchgeführt. Hierdurch werden nicht anhand von CT-Werten relative Aussagen über die Transkriptmenge getroffen, sondern mit Hilfe der Poisson-Statistik der absolute Transkriptgehalt der Zelle ausgegeben.
Die so erhaltene Genkomposition erlaubt die Unterteilung der Interneurone in verschiedene Suptypen und lässt auf die zu erwartenden elektrophysiologischen Charakteristika der Zelle schließen.
Förderung
- DFG Klinische Forschergruppe
„Tiefe Hirnstimulation: Wirkmechanismus, Kortex-Basalganglien – Physiologie und Therapieoptimierung“ (KFO 247)
Teilprojekt 11 (gemeinsamer Antrag Jörg Geiger mit Christoph van Riesen)
„Mechanismen pathologischer Oszillationen in der Kortex-Basalganglien-Schleife und deren Modulation durch die tiefe Hirnstimulation im Parkinsonmodell der Ratte“ - DFG Forschergruppe
„Synaptische Plastizität GABAerger Zellen – vom Mechanismus zur Funktion“ (FOR2143)
Teilprojekt 2 Jörg Geiger
„Control of synchrony in fast network oscillations by synaptic plasticity in interneurons of M1“ - NeuroCure
Kontakt zur Institutsleitung
Geschäftsführender Direktor, Projektgruppenleiter
Mitglieder der AG Geiger
Studierende und Alumni
Cand. med. oder MD/PhD-Studierende
Franz Mittermaier
Veronica Rignall
Leon Amadeus Steiner
John Thiede
Vera Wuntke
Alumni
PD Dr. Doris Albrecht
MSc. Victoria Antemann
Dr. Constantin Klisch
Dr. Benjamin Marquez-Klaka
Dr. Stefanie Schinkel
Roland Schneider
Kerstin Rückwardt
Prof. Tengis Gloveli
Dr. Tamar Dugladze
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