Neural processing in cortical circuits in vivo

Hjernen er avhengig av en finstemt balanse mellom eksitasjon og inhibisjon for å fungere optimalt. Forskyves denne balansen mot for mye eksitasjon kan det for eksempel oppstå epileptiske anfall. Aktiviteten til inhiberende internevroner er også viktig for hjernens evne til å forandre seg (plastisitet). Det finnes mange ulike typer internevroner, men det har tidligere vært vanskelig å bestemme hvilken funksjon de har for hjernens informasjonsprosessering. Nå finnes det metoder som gjør det mulig å genetisk markere spesifikke celletyper og manipulere aktiviteten i disse celletypene. I dette studiet vil vi undersøke hvilken rolle ulike typer nevroner har for informasjonsprosessering i hjernen. Vi ønsker å undersøke dette i mus og rotter hvor vi merker spesifikke celletyper i ett hjerneområde ved hjelp av injeksjon av en viral vektor med markøren. En type inhiberende internevroner som er at spesiell interesse er PV celler fordi disse har vist seg å spille en essensiell rolle for plastisitet og for å generere raske hjernebølger (gamma oscillasjoner). Flere psykiatriske lidelser som for eksempel schizofreni er forbundet med unormale nivåer av PV celler og gamma oscillasjoner. Gamma oscillasjoner er generelt viktig for informasjonsprosessering I hjernen, overføring av informasjon mellom hjerneområder og ved læring og hukommelse. Ved hjelp av elektroder i hjernen registrerer vi aktiviteten til hjerneceller i våkne dyr.Vi søker om å bruke 300 mus og 100 rotter. I tillegg gjør vi patch-clamp registreringer fra hjerneskiver for å undersøke de cellulære mekanismene. Vi samarbeider tett med grupper som jobber med matematiske modeller for å simulere hjerneaktivitet. Data fra de beskrevne eksperimentene vil inngå i slike modeller og dermed bidra til å redusere antallet forsøksdyr fordi dataene benyttes i mange prosjekter. Per i dag er disse simuleringene helt avhengige av empiriske data fra levende dyr, og det finnes ikke noe relevant alternativ til dyreforsøk for å oppnå denne kunnskapen. Studiene vil ha stor betydning for vår forståelse av mekanismer for hjerneplastisitet og hjernefunksjon. Det er et stort samfunnsproblem at det ikke finnes medisin til å kurere de fleste sykdommer som rammer hjernen, i beste fall kan man dempe symptomene eller forsinke sykdomsforløpet. Kunnskap om hvordan den friske hjernen virker er viktig for å forstå og på sikt å kunne utvikle behandling som angriper årsaken til sykdommen. En del av forsøkene utføres på de transgene muselinjene ACAN og PV-cre som avles på IBV (UiO) og flyttes til IMB (UiO) for forsøk. For å mest mulig data fra hvert dyr og dermed redusere antall dyr brukt i forsøk vil noen av disse musene som har vært gjennom adferdsforsøk og imaging på IBV undersøkes med patch-clamp registreringer fra hjerneskiver på IMB for å undersøke de cellulære mekanismene.