Arbeitsgruppe Verhaltensneurobiologie
Fakultät für Biologie und Biotechnologie
Ruhr-Universität Bochum
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Der Schwerpunkt meiner Arbeitsgruppe liegt auf der Erforschung der Rolle des Kleinhirns bei Krankheiten wie Ataxie, stressbedingter Dystonie und Absence-Epilepsie. Wir haben transgene Mausmodelle entwickelt, die die menschlichen Krankheiten „Episodische Ataxie Typ 2“ sowie „Spinozerebelläre Ataxie Typ 6“ widerspiegeln, um den Beitrag des Kleinhirns an diesen Erkrankungen besser zu verstehen. Leider gibt es für Menschen, die an Ataxie leiden, keine therapeutischen Behandlungsmöglichkeiten. Mit Hilfe unserer Mausmodelle hoffen wir, Second-Messenger-Signalwege und spezifische Neuronen im Kleinhirn zu identifizieren, die an diesen Krankheitszuständen beteiligt sind, um wirksamere pharmakologische, optogenetische oder genetische Therapiemöglichkeiten für die betroffenen Personen zu finden.
Ein weiteres Augenmerk meiner Arbeitsgruppe gilt dem serotonergen System und der Frage, wie es die Aggression reguliert. Warum sind manche Menschen aggressiver als andere? Liegt es an ihrer Umgebung oder sind sie einfach so geboren? Um diese Fragen zu klären, haben wir zwei Mausmodelle geschaffen: eines, bei dem RGS2 (Regulatoren der G-Protein-Signalübertragung) speziell in serotonergen Neuronen übermäßig vorhanden sind, und eine andere Mauslinie, bei der wir den Kalziumkanal vom Typ P/Q speziell in serotonergen Neuronen ausgeschaltet haben. Interessanterweise zeigen beide Linien aggressives Verhalten, ohne das Angstniveau zu verändern. Das Hauptziel dieses Projekts ist die Identifizierung von Molekülen und ihren Signalwegen, welche die Aggression über das serotonerge System modulieren.
Schließlich interessieren wir uns dafür, wie das Kleinhirn zu kognitiven Funktionen wie Furcht und Angst beiträgt. Bisher ging man davon aus, dass das Kleinhirn nur an Motorik und Lernprozessen beteiligt ist, doch gibt es immer mehr Belege für seine Rolle bei emotionalen Verhaltensweisen wie Angst. Wir werden eine Kombination aus transgenen Mausmodellen sowie pharmakologischen und optogenetischen Methoden einsetzen, um spezifische Kleinhirnregionen/Neuronen und Botenstoffe zu identifizieren, die für die Angstkonditionierung wichtig sind.
Schwitalla, J. C., Pakusch, J., Mücher, B., Brückner, A., Depke, D. A., Fenzl, T., De Zeeuw, C. I., Kros, L., Hoebeek, F. E. & Mark, M. D. (2022). Controlling absence seizures from the cerebellar nuclei via activation of the Gq signaling pathway. Cellular and Molecular Life Sciences, 79(4). https://doi.org/10.1007/s00018-022-04221-5
Karapinar, R., Schwitalla, J. C., Eickelbeck, D., Pakusch, J., Mücher, B., Grömmke, M., Surdin, T., Knöpfel, T., Mark, M. D., Siveke, I. & Herlitze, S. (2021). Reverse optogenetics of G protein signaling by zebrafish non-visual opsin Opn7b for synchronization of neuronal networks. Nature Communications, 12(1). https://doi.org/10.1038/s41467-021-24718-0
Miao, Q., Herlitze, S., Mark, M. D. & Noebels, J. L. (2020). Adult loss of Cacna1a in mice recapitulates childhood absence epilepsy by distinct thalamic bursting mechanisms. Brain, 143(1), 161–174. https://doi.org/10.1093/brain/awz365
Fekete, A., Nakamura, Y., Yang, Y. M., Herlitze, S., Mark, M. D., DiGregorio, D. A. & Wang, L. (2019). Underpinning heterogeneity in synaptic transmission by presynaptic ensembles of distinct morphological modules. Nature Communications, 10(1). https://doi.org/10.1038/s41467-019-08452-2
Spoida, K., Eickelbeck, D., Karapinar, R., Eckhardt, T., Mark, M. D., Jancke, D., Ehinger, B. V., König, P., Dalkara, D., Herlitze, S. & Masseck, O. A. (2016). Melanopsin Variants as Intrinsic Optogenetic On and Off Switches for Transient versus Sustained Activation of G Protein Pathways. Current Biology, 26(9), 1206–1212. https://doi.org/10.1016/j.cub.2016.03.007
Mark, M. D., Krause, M., Boele, H., Kruse, W., Pollok, S., Kuner, T., Dalkara, D., Koekkoek, S. K. E., De Zeeuw, C. I. & Herlitze, S. (2015). Spinocerebellar Ataxia Type 6 Protein Aggregates Cause Deficits in Motor Learning and Cerebellar Plasticity. The Journal of Neuroscience, 35(23), 8882–8895. https://doi.org/10.1523/jneurosci.0891-15.2015
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Mark, M. D., Maejima, T., Kuckelsberg, D., Yoo, J. S., Hyde, R., Shah, V. N., Gutierrez, D. V., Moreno, R. E. V., Kruse, W., Noebels, J. L. & Herlitze, S. (2011). Delayed Postnatal Loss of P/Q-Type Calcium Channels Recapitulates the Absence Epilepsy, Dyskinesia, and Ataxia Phenotypes of Genomic Cacna1A Mutations. The Journal of Neuroscience, 31(11), 4311–4326. https://doi.org/10.1523/jneurosci.5342-10.2011
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Letzte Änderung: 25. Sep. 2024
