Der Hippokampus ist der wichtigste Umschalt- und Verarbeitungsort sämtlicher
Informationen aus der Umwelt. Alle Signale werden über ihn zum Kortex und
wieder zurück geleitet, wobei er sich kohärenter Netzwerkoszillationen
bedient. Diese verschlüsseln zeitlich Informationselemente in neuronalen
Zellensembles und heften sämtliche kognitive Erfahrungen zusammen, die wir
schließlich als Wahrnehmung erleben bzw. zu denen wir über unser Gedächtnis
Zugang erhalten. Besonders Gamma- und Theta-Oszillationen greifen dabei
ineinander und ergänzen sich gegenseitig, so dass sie unverzichtbar für die
Verarbeitung, Speicherung und Abrufung von Informationen sind. Sie unterliegen
der synaptischen GABAergen und glutamatergen Übertragung, aber auch nicht-
synaptischen Mechanismen und können experimentell in vitro pharmakologisch und
stimulatorisch induziert werden. In vivo sind Netzwerkoszillationen jedoch
nicht nur für oben beschriebene physiologische Aktivitätsmuster
verantwortlich, sondern auch für Krankheitsbildern wie etwa Epilepsie.
Oszillationen beschränken sich jedoch nicht nur auf Netzwerke, sondern sind
auch in Form von Resonanz oder Membranpotentialoszillationen einzelnen Zellen
zueigen. Zur Ausbildung dieser benötigen die Zellen intrinsische Eigenschaften
zu denen Ionenkanäle wie der M-Strom (IM), h-Strom (Ih) und der
persistierenden Na+-Strom (INaP gehören. Diese Ströme regulieren die
Erregbarkeit von Zellen und können bei eingeschränkter bzw. überschießender
Funktion ursächlich an Krankheitsbildern beteiligt sein. Aus diesem Grund
beobachteten wir in extrazellulären Versuchen an hippokampalen Hirnschnitten
die Auswirkungen verschiedener Ionenkanalmodulatoren auf Kainat-induzierte
γ-und θ- Oszillationen sowie auf Stimulus-induzierte γ-Oszillationen. Wir
applizierten den IM –Blocker XE991, die IM –Aktivatoren Icagen-110381 und
Retigabine, den INaP -Blocker Losigamone sowie den Ih-Blocker ZD7288. Außer
ZD7288 supprimierten alle Substanzen sowohl γ-als auch θ-Oszillationen,
unabhängig von ihrem Induktionsweg. Abgesehen von synaptischen Interaktionen
scheinen also auch intrinsische Eigenschaften von Neuronen bei der
Aufrechterhaltung von γ- und θ-Oszillationen im Hippokampus von Bedeutung zu
sein. Diese künstliche Supprimierung der Netzwerkoszillationen durch
Modulation der Ionenkanäle steht stellvertretend für sämtliche Pathologien.
Beide beruhen auf einer Membraninstabilität, die beim Menschen mit
eingeschränkten kognitiven Fähigkeiten einhergehen. Somit kann man davon
ausgehen, dass die Beschäftigung mit der Identifikation weiterer Ionenkanäle,
bei der Suche nach neuen Medikamenten weiterhin eine große Rolle spielen wird.The hippocampus plays a crucial role in processing information from our
environment. For communication with the cortex, it uses network oscillations,
which encode for temporal elements of information and attach cognitive
experiences, which we percieve and can even recall later from our memory.
Especially gamma and theta oscillations go together and complement each other
in this context. That is what makes them essential for processing, saving and
recalling information. They not only depend on GABA-ergic and Glutamat-ergic
mechanisms, but also on non-synaptic mechanisms and can be induced in vitro
pharmacologically and by stimulation. In vivo, they occure not only
physiologically, but also pathologically such as in epilepsy. Moreover
oscillations can be looked at as intrinsic cell properties and messuerd as
resonance and membrane potential oscillations. For shaping resonance or
membrane potential oscillations those cells need ion-currents such as the
M-current, h-current, or the persistent sodium current which regulate
excitability of cells and can lead in case of dysfunction to pathology. In
this work extracellular field potential recordings were used in adult rat
hippocampal slices to verify the hypothesis that also intrinsic properties of
hippocampal neurons contribute to network oscillations. Kainate application
(100 nM) induced network theta frequency oscillations in coronal slices as
well as network gamma frequency oscillations in horizontal slices. We tested
for effects of the IM blocker XE991, the IM enhancer Retigabine and
Icagen-110381, the INaP blocker Losigamone and the Ih inhibitor ZD7288. Except
ZD7288 all substances suppressed both γ-and θ-Oszillationen which leads us to
the assumption that besides synaptic interactions also intrinsic properties of
neurones are important for sustaining oscillations in the hippocampus.
Transferred from this in vitro setting to the pathologies in humans it might
be possible that cognitive impairment in humans also results from
instabilities in mambrane potentials. For this reason it seems meaningful to
take a closer look at the identification of further ion-channels that might be
involved in the genaration of membrane potential oscillations in order to
develop efficiant drugs
