Humanbiologie

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Schwerpunkt

Frühkindliche negative emotionale Erfahrungen resultieren in lang anhaltenden Verhaltensstörungen und Störungen der Lernfähigkeit. Unter der Annahme, dass solche negativen Erfahrungen die Reifung neuronaler Transmissionssysteme und damit die Chemoarchitektur des Gehirns beeinflussen, spekulieren wir, dass frühe sozio-emotionale Deprivation zu messbaren anatomischen Veränderungen in den relevanten Hirnregionen führt. Untersuchungen des frühkindlichen Lernens haben gezeigt, dass den dopaminergen, serotonergen und nitridergen Systemen offensichtlich eine herrausragende Rolle bei frühkindlichen emotionalen Lern- und Gedächtnisvorgängen zukommt. Das methodische Herangehen zur Untermauerung dieser Hypothese soll von Aktivitätsmarkierungen mit Hilfe von 2-FDG-Autoradiographie und den entsprechenden quantitativen computerunterstützten bildgebenden Verfahren über mikrodialytische Analysen des Transmitterstoffwechsels, computergestützte quantitative Auswertung von enzym- und immunhistochemischen Untersuchungen bis hin zu Verhaltensexperimenten reichen.

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Methoden

Immunhistochemie: Fluoreszenzdoppelmarkierung eines Dopamin-sensitiven Neurons durch Nachweis des Dopaminrezeptors mit Anti-DARPP32 (rot) und dopaminerger Fasern durch Anti-Tyrosinhydroxylase (grün).

Enzymhistochemie: NADPH-dehydrogenase (Diaphorase)- aktive Neurone im Präfrontalkortex des Degu. Diese Neurone bilden den retrograden Transmitter Stickoxid (NO) und sind wahrscheinlich GABAerg.

Golgi-Tracing :

Links: Abbildung einer Pyramidenzelle nach Golgi-Imprägnierung.

Zwei Beispiele, welche die dreidimensionale Struktur Golgi-imprägnierter Neurone als Animation zeigen.

CA1-Pyramidenzelle

Körnerzelle des
Gyrus Dentatus

Rechts: Tracing einer Pyramidenzelle mit dem Neurolucida-System (dreidimensionale Erfassung des Dendritenbaumes und der Spines als Orte von Synapsen).

2FDG-Autoradiographie:

Rechts:

C-2-FluoroDesoxyGlucose-Autoradiogramm des Präfrontalcortex eines Degus nach Beschallung mit einem Mutterlaut in Falschfarbendarstellung. Die Farbtiefe ist Ausdruck der Aktivität des entsprechenden Hirnareals. Die Regionen des präfrontalen Cortex sind stark markiert.

Links:¹⁴C-2-FluoroDesoxyGlucose-Autoradiogramm in einem Graustufenbild weiter caudal als oben dargestellt. Die Intensität der Schwärzung ist ein Ausdruck der Aktivität der Hirnareale, hier ist der Thalamus stark markiert.

Rezeptorautoradiographie: :

links:
D1-Rezeptor-Markierung mit ³ H-SCH23390 im Präfrontalcortex eines jungen Degu.

rechts: GABA(A)-Rezeptormarkierung mit ³ H-Muscimol.
Die Markierungsstärke kann quantitativ ausgewertet werden.

Verhalten:

Laufbeispiel eines 14 Tage alten Degu im
Open Field bei Präsentation von Mutterlauten über einen Lautsprecher in der rechten oberen Ecke. In Verhaltensexperimenten werden die Laufstrecke, die Vokalisation, das Aufrichten, Putzen und Kratzen während eines dreiminütigen Aufenthalts im Open Field aufgezeichnet.

Durch quantitative Auswertung können Verhaltensveränderungen nach parentaler Deprivation sowie nach Präsentation emotionaler Reize erfasst werden.

Weitere Degu-Bilder: Degu Degu
Video weniger Tage alte Degus: Degu

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Publikationen

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Helmeke C, Seidel K, Poeggel G, Bredy TW, Abraham A, Braun K (2009) Paternal deprivation during infancy results in dendrite- and time-specific changes of dendritic development and spine formation in the orbitofrontal cortex of the biparental rodent Octodon degus. Neuroscience (in press).

Poeggel G (2009) Kurzlehrbuch Biologie, Thieme-Verlag Stuttgart , 2. überarbeitete Auflage, ISBN 978-3-13-140982-9.

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Poeggel G (2008) Praktikum "Biologie für Medizinstudenten", 6th edn. Verlag wissenschaftliche Skripten, Zwickau

Poeggel G, Kretzschmar R (2008) Biologie für Medizinstudenten, 9th edn. Verlag wissenschaftliche Skripten, Zwickau

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Gos T, Bock J, Poeggel G, Braun, K (2008) Stress-induced synaptic changes in the rat anterior cingulate cortex are dependent on endocrine developmental time windows. Synapse 62: 229-232. Abstract full paper
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Poeggel G (2005) Kurzlehrbuch Biologie, Thieme-Verlag Stuttgart

Poeggel G, Kretzschmar R (2005) Biologie für Medizinstudenten, 8 edn. Verlag wissenschaftliche Skripten, Zwickau
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Braun K, Helmeke C, Poeggel G, Bock J (2005) Tierexperimentelle Befunde zu den hirnstrukturellen Folgen früher Stresserfahrungen. In: Sexueller Missbrauch, Misshandlung, Vernachlässigung. Egle UT, Hoffmann SO, Joraschky P (eds). Schattauer Verlag Stuttgart, pp. 44-58.

Poeggel G (2004) Praktikum "Biologie für Medizinstudenten", 5th edn. Verlag wissenschaftliche Skripten, Zwickau

Poeggel G, Kretzschmar R (2003) Biologie für Medizinstudenten, 7 edn. Verlag wissenschaftliche Skripten, Zwickau

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Poeggel G, Nowicki L, Braun K (2003) Early social deprivation alters monoaminergic afferents in the orbital prefrontal cortex of OCTODON DEGUS. Neuroscience 17:617-620 full paper Abstract

Braun K, Kremz P, Wetzel W, Wagner T, Poeggel G (2003) Influence of parental deprivation on the behavioral development in Octodon degus: Modulation by maternal vocalizations. Dev. Psychobiol. 42:237-245 Abstract

Poeggel G (2002) Praktikum "Biologie für Medizinstudenten", 4th edn. Verlag wissenschaftliche Skripten, Zwickau

Braun K, Bock J, Gruss M, Helmeke C, Ovtscharoff Jr. W, Schnabel R, Ziabreva I, Poeggel G (2002) Frühe emotionale Erfahrungen und ihre Relevanz für die Entstehung und Therapie psychischer Erkrankungen. In: Klinische Bindungsforschung: Theorien-Methoden-Ergebnisse. Strauß B, Buchheim A, Kächele H (Eds.) Schattauer-Verlag, Stuttgart-New York, pp.121-128.

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Poeggel G, Kretzschmar R (2001) Biologie für Medizinstudenten, 6 edn. Verlag wissenschaftliche Skripten, Zwickau
Braun K, Poeggel G (2001) Recognition of mother´s voice evokes metabolic activation in the medial prefrontal cortex and thalamus of Octodon degus pups. Neuroscience 103:861-864 full paper Abstract

Helmeke C, Poeggel G, Braun K (2001) Differential emotional experience induces elevated spine densities on basal dendrites of pyramidal neurons in the anterior cingulate cortex of Octodon degus. Neuroscience 104:927-931 full paper Abstract

Poeggel G (2000) Praktikum "Biologie für Medizinstudenten", 3rd edn. Verlag wissenschaftliche Skripten, Zwickau

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Poeggel G, Kretzschmar R (1999) Biologie für Medizinstudenten, 5. edn. Verlag wissenschaftliche Skripten, Zwickau

Poeggel G, Lange E, Haase C, Metzger M, Gulyaeva N, Braun K (1999) Maternal separation and early social deprivation in Octodon degus: quantitative changes of nicotinamide adenine dinucleotide phosphate- diaphorase-reactive neurons in the prefrontal cortex and nucleus accumbens. Neuroscience 94:497-504 full paper Abstract

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Poeggel G (1998) Praktikum "Biologie für Medizinstudenten", 2 edn. Verlag wissenschaftliche Skripten, Zwickau

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Poeggel G, Kretzschmar R (1996) Biologie für Medizinstudenten, 3. edn. Verlag wissenschaftliche Skripten, Zwickau

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Poeggel G, Kretzschmar R (1994) Biologie für Medizinstudenten, 1. edn. Verlag wissenschaftliche Skripten, Zwickau

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Müller M, Bernstein HG, Poeggel G, Pajunen AEI (1993) A possible role of the ornithine decarboxylase/polyamine system in blood-brain barrier organization as proposed from immunocytochemical enzyme localization. In: Felgenhauer, K., Holzgraefe, M., and Prange, H. W. (eds) CNS Barriers and Modern CSF Diagnostics. VCH Verlagsgesellschaft Weinheim, Weinheim, pp 177-180

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Poeggel G, Bernstein HG, Luppa H (1980) Failure to demonstrate rat hippocampus adenylate cyclase. Histochemistry 65:315-319 Abstract

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Gos T, Bock J, Poeggel G, Braun, K (2008) Stress-induced synaptic changes in the rat anterior cingulate cortex are dependent on endocrine developmental time windows. Synapse 62: 229-232. Abstract full paper

Schäble S, Poeggel G, Braun K, Gruss M (2007) Long-term consequences of early experience on adult avoidance learning in female rats: role of the dopaminergic system. Neurobiol. Learn. Mem. 87: 109-122. full paper Abstract

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