| dc.contributor.advisor | Schild, Detlev Prof. Dr. Dr. | |
| dc.contributor.author | Alevra, Mihai | |
| dc.date.accessioned | 2013-09-05T08:25:14Z | |
| dc.date.available | 2013-09-05T08:25:14Z | |
| dc.date.issued | 2013-09-05 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0001-BB57-1 | |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.53846/goediss-4027 | |
| dc.description.abstract | Das Geruchssystem ist in der Lage, mittels sogenannter kombinatorischer Kodierung einen hochdimensionalen Geruchsraum durch eine begrenzte Anzahl von olfaktorischen Rezeptorneuronen (ORN) abzutasten. Hierbei weisen verschiedene ORN-Klassen eine breite und gleichzeitig spezifische Geruchssensitivität auf, durch welche ein geruchsspezifisches Antwortmuster auf Populationen von Mitral-/Tufted Zellen (M/T) des bulbus olfactoris (OB) abgebildet wird. Neueren Untersuchungen zufolge sind diese Antwortmuster nicht notwendigerweise statisch, sondern enthalten Information in ihrer zeitlichen Entwicklung. Im OB von Larven des Krallenfrosches Xenopus laevis wurde herausgefunden, dass sowohl Geruchsidentität als auch -Konzentration besser vorhergesagt wird durch M/T Antwortlatenzmuster als durch durchschnittliche Feuerraten.
Diese Arbeit befasst sich mit der Messung von ORN-Aktivität auf verschiedenen raumzeitlichen Skalen. Auf der Ebene von ORN Populationen wurde mit Hilfe von konfokaler Mikroskopie und [Ca2+] -sensitiven Fluoreszenzfarbstoffen untersucht, in wie weit Latenzmuster auftreten. Es wurde gezeigt, dass Latenzmuster im Unterschied zu M/T Zellen eine geringere Vorhersagekraft für die Geruchsstoffkonzentration besitzen als Feuerratenmuster. Außerdem wiesen Ensemble-Feuerraten einen größeren dynamischen Bereich bezüglich der Geruchsstoffkonzentration auf als Latenzen.
Durch eine Kombination von schneller (1,25 kHz) [Ca2+] -Bildgebung und whole-cell Patch-Clamp Technik in einzelnen ORNs wurde die zeitliche Entwicklung der dreidimensionalen intrazellulären Ca2+ -Konzentration während eines Depolarisationspulses gemessen. Mit Hilfe von pixelweiser Angleichung eines numerischen Modells wurden Ballungen spannungsabhängiger Ca2+ Kanäle (VGCC) auf der Oberfläche von ORN-Somata lokalisiert. Da der durchschnittliche gemessene VGCC-Kalziumioneneinstrom einen geringen Beitrag im Vergleich zum Ca2+ Generatorstrom darstellt (<80 pA bzw. geschätzt 900 pA), erklärte sich, warum einzelne Aktionspotentiale nicht mittels [Ca2+] Bildgebung gemessen werden konnten.
Bezüglich VGCC-Häufung und möglicher Kolokalisation mit Kaliumkanälen hoher Leitfähigkeit (BK) wurde der Effekt von BK Blocker Iberiotoxin auf ORN-Reizantworten untersucht. In einer Untergruppe aller ORNs wurde eine Verringerung der Antwortamplituden nach Anwendung von Iberiotoxin festgestellt.
Aus den gezeigten Ergebnissen wurde geschlossen, dass eine wichtige Funktion von Glomeruli im OB die Konversion von Geruchsinformation zwischen Feuerratenkodierung und Latenzkodierung sein müsse. | de |
| dc.language.iso | eng | de |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/ | |
| dc.subject.ddc | 570 | de |
| dc.title | Basic coding activities of populations of Xenopus laevis olfactory receptor neurons recorded with a fast confocal line illumination microscope | de |
| dc.type | doctoralThesis | de |
| dc.contributor.referee | Salditt, Tim Prof. Dr. | |
| dc.date.examination | 2012-09-28 | |
| dc.description.abstracteng | The olfactory system is able to sample a large odor space with only a limited number of olfactory receptor neurons (ORN) using so-called combinatorial coding. Here, different ORN classes exhibit a broad but specific odor sensitivity, forming an odor-specific ensemble response pattern that is mapped onto mitral/tufted (M/T) cell populations in the olfactory bulb (OB). Recent findings suggest that response patterns are not necessarily static, but carry information in the time domain. In the OB of Xenopus laevis larvae, odor identity as well as concentration has been found to be better predicted by M/T first-spike latencies than firing rates.
In this thesis, ORN activity is measured on different spatial and temporal scales. On the level of ORN populations, the occurence of latency patterns is investigated using fast confocal microscopy and [Ca2+] -sensitive dyes. Unlike in M/T cells, it is found that response latencies of individual ORNs as well as ORN populations are less reliable than their respective firing rates in the prediction of odor concentration. In addition, ORN ensemble firing rates are shown to possess a wider dynamic range in odor concentration than response latencies.
By a combination of fast (1.25 kHz) [Ca2+] imaging and whole-cell patch-clamp in single ORNs, the three-dimensional evolution of [Ca2+]i during depolarization pulses in ORNs is recorded. Using per-pixel fitting of a numerical model, it is found that voltage-gated Ca2+ channels (VGCC) are located in hotspots over ORN somata. As the contribution of VGCCs Ca2+ current is found to be small (<80 pA) compared to the generator Ca2+ current (estimated 900 pA), the inability to detect single action potentails by [Ca2+] imaging of ORNs is explained.
In relation to VGCC clustering and a possible colocalization with big-conductance Ca2+ -dependent K+ (BK) channels, the effect of BK channel blocker Iberiotoxin on ORN responses is evaluated. A decrease of response amplitudes is found in a subset of ORNs upon exposure to Iberiotoxin.
From the above findings, it is concluded that one important role of glomeruli in the OB is the conversion of olfactory information from ORN ensemble firing rates into M/T response latencies. | de |
| dc.contributor.coReferee | Schmidt, Christoph F. Prof. Dr. | |
| dc.subject.eng | olfactory coding | de |
| dc.subject.eng | fast confocal calcium imaging | de |
| dc.subject.eng | xenopus laevis | de |
| dc.identifier.urn | urn:nbn:de:gbv:7-11858/00-1735-0000-0001-BB57-1-9 | |
| dc.affiliation.institute | Göttinger Graduiertenschule für Neurowissenschaften, Biophysik und molekulare Biowissenschaften (GGNB) | de |
| dc.subject.gokfull | Biologie (PPN619462639) | de |
| dc.identifier.ppn | 767427343 | |