Research Report 2010 - MDC

mice. Further analysis of the function of Olig3 demonstratedthat an important aspect of its developmentalfunction lies in the suppression of Lbx1 in hindbrain neurons(Storm et al., Development 2009 136:295-305).Recent technical advances have allowed researchers tomake high-resolution recordings of brain activity evenwhile animals are awake and behaving, which providesremarkable insights into normal brain function. Of particularinterest is the activity of neurons in the neocortex, asthey are involved in conscious movement and sensoryperception. The group of James Poulet combines electrophysiologicaland optical neural recordings to investigatethe link between neural activity, sensory perception andmotor behavior. The very first recordings from the awakehuman brain by Hans Berger (1929) revealed distinct patternsof cortical activity, or “brain states” during rest ascompared to motor activity. Using dual whole-cell recordingsfrom layer 2/3 primary somatosensory mousewhisker barrel cortex, James Poulet is investigating themechanisms and functions of changes in brain state. Hisinitial recordings have shown that the intracellular membranepotential of neurons is highly synchronized whilethe mouse is sitting still. However, when the mousemoves its whiskers to sense the environment, a desynchronizedlocal field potential and electroencephalogramare observed (Poulet and Peterson, Nature 2008). In thefuture James Poulet and his group will analyze the primarysensory and motor cortical areas controlling limbmovement. Cortical activity controlling limb movement isparticularly relevant in the emerging field of neuroprosthetics,where cortical activity from paralyzed patients isused to drive robotic limbs.Imaging of the living brain and pathophysiologicalmechanism of neurological and psychiatricdisordersDisorders of the nervous system are a major challenge ofour society. Several groups in the MDC NeuroscienceDepartment concentrate on elucidating molecular mechanismsthat lead to nervous system disease, thus aimingfor the development of rational therapies, as for instancethe design of small molecular therapeutical compounds.Multiple sclerosis is an autoimmune disease in which thepatient’s immune response attacks the central nervoussystem, leading to demyelination.Multiple sclerosis affects thus the ability of nerve cells tocommunicate with each other. The group of Frauke Zippstudies molecular mechanisms that cause multiple sclerosis,and define molecules that affect the pathophysio-Neue technische Entwicklungen haben es möglich gemacht,die Hirnaktivität wacher und verhaltensaktiver Tiere mithoher Empfindlichkeit zu registrieren., Von besonderem Interesseist hierbei die Aktivität der Neuronen des Großhirns,denn sie sind sowohl an bewussten Bewegungen wie an dersensorischen Wahrnehmung der Umgebung beteiligt. DieGruppe von James Poulet nutzt elektrophysiologische undoptische Ableitungen, um die Verbindung zwischen neuronalerAktivität, sensorischer Wahrnehmung und motorischerAntwort zu studieren. Die ersten Ableitungen eines wachenmenschlichen Gehirns durch Hans Berger (1929) enthülltenspezifische Muster kortikaler Aktivität, oder “Gehirnzustände”,abhängig von Ruhezustand oder motorischer Aktivität.Mit Hilfe paralleler Ableitungen von Zellen aus den Schichten2/3 des somatosensorischen Tasthaar-Barrel-Kortex derMaus untersucht James Poulet Mechanismus und Zweck vonÄnderungen des Gehirnstatus. Erste Ergebnisse zeigen, dassdas intrazelluläre Membranpotential stark synchronisiert ist,solange eine Maus still sitzt. Bewegt die Maus hingegen dieTasthaare, um die Umgebung zu erkunden, dann desynchronisiertdas lokale Feldpotential sowie das EEG (Poulet &Peterson, Nature 2008). Die Arbeitsgruppe will nun die Bereichedes primären sensorischen und motorischen Kortex analysieren,die die Extremitäten kontrollieren. Solche Arbeitensind besonders relevanten für das aufkommende Forschungsfeldder Neuroprosthetik, wo kortikale Impulse vongelähmten Patienten zur Steuerung von mechanischenGliedmaßen benutzt werden.Bildliche Darstellung des intakten Gehirns undpathophysiologische Mechanismen neurologischerund psychiatrischer StörungenStörungen des Nervensystems sind ein drängendes gesellschaftlichesProblem. Mehrere Gruppen des FachbereichsNeurowissenschaften am MDC konzentrieren ihre Arbeit aufdie Aufklärung molekularer Mechanismen der Entstehungvon Krankheiten des Nervensystems mit dem Fernziel, gezielteTherapien mit z.B. niedermolekularen Wirkstoffen zu entwickeln.Die Multiple Sklerose (MS) ist eine Autoimmunkrankheit, beider die Immunreaktion des Patienten das zentrale Nervensystemangreift und die Myelinscheide der Axone zerstört.Befallene Nervenzellen verlieren ihre Fähigkeit zu kommunizieren.Die Gruppe von Frauke Zipp studiert die molekularenMechanismen, die MS verursachen und sucht nach denMolekülen, die am pathophysiologischen Prozess teilnehmen.Vor einiger Zeit konnte die Gruppe zeigen, dass das Kallikrein-Kinin-Systeman der Regulation von Entzündungendes ZNS beteiligt ist, indem es die enzephalitogene T-Lym-148 Function and Dysfunction of the Nervous System