Die Rolle interzellulärer Interaktionen bei der Entwicklung kortikaler Verbindungen

Der geordnete Aufbau zentralnervöser Strukturen beruht auf einer Vielzahl von spezifischen und oftmals entwicklungsabhängig regulierten zellulären Interaktionen, die entweder durch humorale Faktoren, oder durch direkte Membrankontakte übermittelt werden. Wegen der Komplexität eines sich entwickelnden Gehirns entziehen sich die kausalen Zusammenhänge vieler dieser Vorgänge bis heute weitgehend unserem Verständnis. Im Rahmen dieses Antrags soll eine speziell von uns entwickelte  Zellkulturtechnik genutzt werden, um die Rolle von interzellulären Interaktionen während der Entwicklung des Zentralnervensystems zu untersuchen. Dazu werden junge Nervenzellen aus dem Cortex von pränatalen Rattenembryonen entnommen und unter kontrollierten Bedingungen für mehrere Wochen in Petrischalen kultiviert. Analog zur Entwicklung im intakten Organismus vermehren sich die Nervenzellen und bilden innerhalb weniger Tage ein reich verflochtenes und elektrisch aktives neuronales Netzwerk aus. Durch Co-Kultivierung von Zellen unterschiedlichen Alters  (heterochrone Kulturen) und unterschiedlicher Herkunft (heterotypische Kulturen) werden definierte Interaktionsmöglichkeiten zwischen den Zellen geschaffen, die bestimmten Entwicklungsstadien  des intakten Gehirns entsprechen. Durch die Kombination von immunhistochemischer Färbetechnik und intrazellulärer Fülltechnik, soll der Einfluß von Zell- Zell-Interaktionen auf die neuronale Entwicklung, sowohl einzelner Zellen, als auch des Gesamtnetzwerkes untersucht werden. Dabei sollen bei unterschiedlichen Kultivierungsbedingungen die axonale und dendritische Entwicklung einzelner Nervenzellen, die Synaptogenese, die Zellproliferationsrate und das zelluläre Überleben analysiert werden. Von den Ergebnissen der Studie erwarten wir ein verbessertes Verständnis über die Entwicklungsmechanismen, die zu einem geordneten Aufbau der Großhirnrinde führen.