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Projektstatus: 
Abgeschlossen (2002 - 2005)
Projektleiter:
Prof. Dr. med. Walter Zieglgänsberger
Basale Mechansimen neuropathischer Schmerzen: elektrophysiologische Untersuchungen zur zentralen Intergration und pharmakologischen Modulation an kortikalen Neuronen in vitro

Für die Entstehung und Aufrechterhaltung chronischer Schmerzzustände sind funktionelle und strukturelle Veränderungen in Nervenzellen des peripheren und des zentralen Nervensystems verantwortlich. Diese Vorgänge gleichen zellulären Abläufen, wie wir sie bei allen komplexeren neuronalen Lernvorgängen beobachten können. Die Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung über die Mechanismen, die zur Entwicklung neuroplastischer Erregbarkeitsveränderungen führen, haben insbesondere in der medikamentösen Schmerztherapie zu einem Paradigmenwechsel geführt.

In den geplanten Untersuchungen wurden die molekularen und zellulären Mechanismen, die zu diesen Veränderungen in der Signalentstehung und -weiterleitung im zentralen Nervensystem beitragen, weiter charakterisiert. Die Untersuchungen betrafen sowohl die Verteilung von Neurotransmitterrezeptoren am einzelnen Neuron, als auch die synaptische Verschaltung zwischen den Neuronen. Hierbei kamen innovative Verfahren der Biophotonik an Hirnschnittpräparaten des Rückenmarks und des Neocortex von Ratten und Mäusen zur Anwendung. Durch tetanische photolytische Glutamatapplikation lassen sich an diesen Strukturen neuroplastische synaptische Veränderungen (LTP/LTD) mit hoher räumlicher Spezifität auslösen. In vergleichbaren Ansätzen konnte nachgewiesen werden, dass Glutamat- und GABA-Rezeptorsubtypen auf den Dendriten zentraler Neurone unterschiedlich räumlich verteilt sind. Durch die Kombination von Infrarot-Videomikroskopie und Laserstimulation konnten einzelne Neurone im Hirnschnitt z.B. durch photolytische Freisetzung von L-Glutamat oder GABA aus 'caged'-Verbindungen selektiv stimuliert bzw. gehemmt werden. Mit Hilfe dieser photolytischen Stimulation wurden die Verschaltung in neuronalen Netzwerken analysiert. Neben konventionellen in vitro Patch-clamp Ableitungs- und Stimulationstechniken kam auch eine neuartige Infrarot-Dunkelfeldmikroskopie zur Darstellung der Erregungsausbreitung in in vitro Präparationen zum Einsatz.