New biophysical methods for the characterization of signal transfer in neurons [Elektronische Ressource] / presented by Arnd Roth

Dissertationsubmitted to theCombined Faculties for the Natural Sciences and for Mathematicsof the Ruperto-Carola University of Heidelberg, Germanyfor the degree ofDoctor of Natural Sciencespresented byDipl.-Phys. Arnd Rothborn in Heilbronn, GermanyOral examination: 21st April 2004New biophysical methods for the characterization ofsignal transfer in neuronsReferees: Prof. Dr. Bert Sakmann Prof. Dr. Winfried DenkNeue biophysikalische Methoden zur Charakterisierung der Signalübertragung inNervenzellenViele Nervenzellen besitzen ausgedehnte Dendritenbäume, und die somatischeSpannungsklemme dendritischer Synapsen führt daher zu Verzerrungen und Abschwächungender gemessenen synaptischen Ströme. Eine neue Methode wird vorgestellt, die die genaueBestimmung der Abfallszeitkonstante der synaptischen Leitfähigkeit, unabhängig von derGeometrie der Zelle und dem elektrotonischen Ort der Synapse, erlaubt. In allen getestetenGeometrien wurde der Zeitverlauf der Leitfähigkeit auch bei hohenSerienwiderständen, geringen Membranwiderständen und distalen, verteilten Synapsen mit hoherGenauigkeit rekonstruiert. Die Methode liefert auch den Zeitverlauf der Spannungsantwort am Ortder Synapse auf einen somatischen Spannungssprung, und ist daher nützlich bei der Konstruktionvon Kompartimentmodellen von Nervenzellen und zur Abschätzung des relativen elektrotonischenAbstands von Synapsen.