Optische benaderingen voor de identificatie van ionkanalen en hun functie

Onze gedachten en acties worden gegenereerd door een netwerk van biljoenen hersencellen die met elkaar communiceren door middel van elektrische en chemische signalen. Hersencellen zijn complexe cellen en hebben gescheiden regio’s voor het ontvangen en verzenden van signalen.

Wanneer de binnengekomen informatie een bepaalde drempelwaarde overstijgt, wordt een elektrisch impuls geïnitieerd en uitgezonden naar andere cellen. Om elektrische impulsen te genereren, onderhouden neuronen gradiënten van lading over hun membraan, door geladen deeltjes, ionen, de cel in en uit te pompen. Klassiek elektrofysiologisch werk heeft vastgesteld hoe de precies getimede opening van natrium en kalium kanalen zorgt de generatie van een elektrisch impuls. Deze impulsen starten in een bijzonder deel van de hersencel: het axon initieel segment (AIS).

Hoewel we al veel weten over de ion stromen in het AIS, zijn er ook processen en kanalen in het AIS die nog niet zijn geïdentificeerd. Het AIS is een zeer dunne structuur, wat het moeilijk maakt om het te bestuderen. Maar elektrische signalen kunnen ook optisch gemeten worden met behulp van fluorescente stoffen, wat het mogelijk maakt om de signalen te filmen terwijl de cel actief is. Daarnaast hebben recente ontwikkelingen in de microscopie onthuld dat kanalen in het AIS een periodieke structuur volgen.

In dit proefschrift vragen we ons af hoe ion signalen en de periodische organisatie in het AIS bijdragen aan de ontwikkeling van elektrische impulsen. Om deze vragen te kunnen beantwoorden, moeten we een brug slaan tussen functionele onderzoeken en structurele reconstructies op hoge resolutie.

Bekijk hier het volledige proefschrift