Function of mitochondria in the formation of neuronal plasticity underlying learning and memory

线粒体在学习和记忆神经元可塑性形成中的功能

基本信息

项目摘要

Mitochondria are the power plants of the cell. They supply the cells with energy, regulate the balance of calcium ions and produce free oxygen radicals, which are physiologically relevant messenger in low concentrations. In neurons, many processes are energy dependent and depend on calcium ions. The loss of intact mitochondria is a hallmark of neurodegenerative diseases that are associated with memory loss. In addition to these cellular tasks of the mitochondria, however, it is not clear how in the healthy brain neuronal plasticity underlying learning and various forms of memory is regulated. Despite the fact that the function of mitochondria in the formation of neuronal plasticity in cellular systems has been and is being studied, the system-level knowledge of its function in the formation of short-term or long-term memory is far from complete. A very elegant system to study the influence of mitochondria on neuronal plasticity is the dopaminergic system in the fruit fly Drosophila melanogaster and its function in associative olfactory learning and memory. Here the dopaminergic neurons are known, which evaluate the external odor information and contribute to the formation of different forms of memory. Changing the function of different Miro interaction partners that selectively alter different aspects of mitochondria function, we want to investigate which mitochondrial functions in dopaminergic neurons are important in the formation of short- and long-term memory. We will analyze when damage to Miro-dependent mitochondrial function leads to memory alteration. Furthermore, we ask whether the Miro-dependent processes in different dopaminergic neurons regulate a similar form of neuronal plasticity. We will address what contributes to changes in memory at the cellular level before the death of neurons. We will investigate these questions using behavioral experiments and cellular imaging methods. With the experiments, we will find out which Miro-dependent functions of the mitochondria are important in the formation of different forms of memory. In addition, new insights into the different intrinsic properties of dopaminergic neurons will be gained. Ultimately, the findings might help to identify markers that predict the early onset of mitochondrial dysfunction in the brain.
线粒体是细胞的发电厂。它们为细胞提供能量,调节钙离子的平衡并产生游离的氧自由基,这些自由基在生理上是相关的使者。在神经元中,许多过程取决于能量,并且取决于钙离子。完整线粒体的丧失是与记忆丧失相关的神经退行性疾病的标志。但是,除了线粒体的这些细胞任务外,还不清楚如何在健康的脑神经元可塑性和各种形式的记忆中受到调节。尽管已经并且正在研究线粒体在细胞系统中形成神经元可塑性中的功能,并且正在研究中,但对其在短期或长期记忆形成中功能的系统级知识远非完整。一个非常优雅的系统来研究线粒体对神经元可塑性的影响是果蝇果蝇中的多巴胺能系统及其在关联嗅觉学习和记忆中的功能。这里已知多巴胺能神经元,该神经元评估外部气味信息并有助于形成不同形式的记忆。改变了有选择地改变线粒体功能不同方面的不同MiRO相互作用伙伴的功能,我们想研究多巴胺能神经元中哪些线粒体功能在短期和长期记忆的形成中很重要。我们将分析何时损害依赖miro的线粒体功能会导致记忆改变。此外,我们询问不同多巴胺能神经元中的miro依赖性过程是否调节类似的神经元可塑性。我们将解决神经元死亡之前细胞水平上记忆变化的贡献。我们将使用行为实验和细胞成像方法研究这些问题。通过实验,我们将找出线粒体的miro依赖性功能在形成不同形式的记忆中很重要。此外,将获得对多巴胺能神经元不同内在特性的新见解。最终,这些发现可能有助于确定预测大脑线粒体功能障碍早期发作的标记。

项目成果

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