A kérgi szinapszisok molekuláris, szerkezeti és funkcionális heterogenitásának vizsgálata
Célunk feltárni a szinapszisok funkcionális sokféleségének hátterében álló molekuláris különbségeket, melyek hozzájárulhatnak például a neurotranszmitter felszabadulás sejtspecifikus tulajdonságainak illetve a szinapszisok rövid távú plaszticitásának kialakításához. E kérdéseket in vitro elektrofiziológia, kétfoton képalkotás, fény- és elekrtonmikroszkópiás immun lokalizáció kombinációival vizsgáljuk.
A központi idegrendszer kémiai, szinaptikus neurotranszmissziójának megértése évtizedek óta az idegtudomány reflektorfényében áll. Óriási mennyiségű információt gyűjtöttek össze azokról a molekuláris eseményekről, amelyek a neurotranszmitterek szinaptikus vezikulákból való felszabadulásához, a neurotranszmitter molekulák posztszinaptikus receptoraikhoz való diffúziójához és e receptorok aktiválásához vezetnek. Ugyanakkor a szinapszisok ultrastrukturális elemzése óriási változatosságot mutatott ki a pre- és posztszinaptikus struktúrák alakjában és méretében. A közelmúltban a molekuláris vizsgálatok fehérjék sokaságát írták le, amelyek részt vesznek a pre- és posztszinaptikus működésben, és feltárták számos kulcsszereplő molekuláris sokféleségét. Azonban még mindig nem ismert, hogy a szinapszisok funkcionális heterogenitása hogyan jön létre, és hogy a szinaptikus geometriában és a molekulatartalomban bekövetkezett változások hogyan befolyásolják a szinaptikus funkciót. A Celluláris Idegélettan Laboratórium az in vitro elektrofiziológiát és a kétfoton Ca2+ képalkotást kombinálja a hippocampalis GABAerg és glutamáterg szinapszisok LM és EM molekuláris analízisével, hogy megvizsgálja, hogy a felszabadulás valószínűsége és a felszabadulás rövid távú plaszticitása hogyan fakad a szerkezeti vagy molekuláris specializációkból. Ezenkívül a laboratórium kvantitatív EM fagyasztva-töréses replika immunarany lokalizációkat is alkalmaz a szerkezetileg és funkcionálisan eltérő preszinaptikus aktív zónák és posztszinaptikus denzitások molekuláris összetételének vizsgálatára. Az eredmények új megvilágításba helyezik a központi szinapszisok szerkezet-funkció kapcsolatát, és molekuláris magyarázatot adnak a szinaptikus funkciók sokféleségére. A Laboratórium azt a hipotézist is teszteli, hogy az azonos populációhoz tartozó szinapszisok (pl. hippocampalis CA1 piramissejtek – CA1 O-LM sejtek) közötti funkcionális heterogenitás ugyanazon molekulák mennyiségi különbségeinek és szubszinaptikus eloszlásuk eltéréseinek a következménye-e.