AG Kognitive Neurophysiologie

Motoharu Yoshida hat Informationstechnologie am Kyushu Institute of Technology in Fukuoka (Japan) studiert und promoviert. Anschließend hat er als Postdoc an der McGill University am Montreal Neurological Institute und der Boston University am Center for Memory and Brain geforscht.

Danach hat Yoshida an der Ruhr-Universität in Bochum als Junior-Professor gearbeitet. Seit 2016 ist er am LIN und am DZNE Magdeburg.

Das zeitliche Assoziationsgedächtnis

Die Fähigkeit, zeitlich auseinanderliegende Ereignisse miteinander in Verbindung zu bringen, erfordert einen intakten Hippocampus. Aktuell liegt unser Hauptfokus auf der Rolle der rezeptor-aktivierten Kationenkanäle (TRPC-Kanäle) im Hippocampus, die diese Fähigkeit – das zeitliche Assoziationsgedächtnis – unterstützen. TRPC-Kanäle kommen reichlich in den hippocampalen Pyramidenzellen vor (Abb. 1A). Wir haben vor kurzem gezeigt, dass TRPC-Kanäle die dynamischen Eigenschaften der hippocampalen Pyramidenzellen modulieren, was als persistierendes Feuern (Abb. 1B) bekannt ist. Computersimulationen haben gezeigt, dass die TRPC-Kanäle eine wichtige Rolle bei der Gestaltung der neuralen Netzwerkaktivität spielen, indem sie es ermöglichen, dass das persistierende Feuern gleichzeitig neben den Thetawellen besteht. Wir planen, unser Verständnis für die Beteiligung der TRPC-Kanäle auf Verhaltensebene zu erweitern, indem wir die TRPC-Kanäle in vivo manipulieren.

Räumliche Navigation

Von den Gitterzellen im medialen entorhinalen Cortex (MEC) glaubt man, dass sie die räumliche Navigation unterstützen. Es wird angenommen, dass das Feuern der Gitterzellen durch Pfadintegration entsteht. Dies ist die Fähigkeit, die räumliche Darstellung durch idiothetische Informationen zu aktualisieren. Die Schicht II des MEC besteht hauptsächlich aus zwei verschiedenen Zellarten: Pyramidenzellen und Sternzellen. Allerdings sind die zellulären Mechanismen zur Unterstützung der Pfadintegration und Gitterzellenbildung immer noch unbekannt. Die Schwingungseigenschaften der MEC-Schicht-II-Neuronen und das persistierende Feuern könnten die Pfadintegration unterstützen (Abb. 2). Wir haben vor kurzem gezeigt, dass die Eigenschaften der MEC-Schicht-II-Neuronen, wie die zum Beispiel die Spike-Adaptionsrate, entlang der dorso-ventralen Achse verschieden sind. Dies weist darauf hin, dass diese Zelleigenschaften möglicherweise Unterschieden im Abstand der Gitterzellen unterliegen.


Gedächtniskodierung und -konsolidierung

Man nimmt an, dass der MTL die Gedächtnisbildung durch zwei verschiedene Prozesse unterstützt: Enkodierung und Konsolidierung. Hippocampale Neuronen verändern ihren Feuermodus von „Ortszellen“- oder „Zeitzellen“-Aktivität während der Enkodierung zur zeitlich komprimierten „Wiedergabe“-Aktivität während der Konsolidierung. Die vorherrschende Theorie besagt, dass der Spiegel des Neuromodulators Acetylcholin diesen Wechsel des Betriebsmodus auslöst. Unsere theoretische und rechnerische Arbeit legt nahe, dass die cholinerge Regulierung intrinsischer Zelleigenschaften, einschließlich der TRPC- und Kaliumkanäle, den Wechsel fördern kann.
 

Weitere Informationen zu den Forschungsprojekten finden Sie hier: yoshida-lab.weebly.com/our-research.html