Prof. Stephan Frings Molekulare Physiologie der Tiere
ie Abteilung für Molekulare Physiologie der Tiere arbeitet an mehreren Aspekten der Transduktion in Sinneszellen. Wir untersuchen molekulare Mechanismen, die sensorische Neuronen einsetzen, um externe Reize in elektrische Signale umzusetzen; Signale, die das Gehirn zur Wahrnehmung der Umwelt benötigt.
Riechtransduktion
Wir untersuchen den Ablauf der chemo-elektrischen Transduktion (Signalwandlung) in Riechrezeptorzellen von Säugetieren. Unser Hauptinteresse gilt der Entstehung elektrischer Signale in Riechsinneszellen. Vor allem versuchen wir zu verstehen, welche Rolle die Steuerung von Ionenkanälen bei diesem Prozess spielt. In diesem Zusammenhang untersuchen wir funktionelle Eigenschaften von cAMP-gesteuerten Kationenkanälen und von Calcium-gesteuerten Chloridkanälen. Unser Ziel ist zu verstehen, wie diese Kanäle während des Schnüffelns geöffnet werden, wie sie zur elektrischen Erregung des Neurons beitragen, und wie sie bei der Adaptation des Riechsystems wieder geschlossen werden. Diese Arbeiten basieren auf Struktur-Funktions-Analysen, einer Kombination von Molekularbiologie, Biochemie und Elektrophysiologie.
Schmerztransduktion
Ein faszinierender Aspekt der Schmerzphysiologie ist die ausgeprägte Sensibilisierung, die man bei den Rezeptorzellen des Schmerzsystems den Nozizeptoren findet. Diese sensorischen Neurone können ihre Empfindlichkeit für Schmerzreize verstärken, ein Vorgang, der Hyperalgesie verursacht, eine erhöhte Schmerzempfindung. Wir untersuchen Nozizeptoren in der Hornhaut des Auges, wo die Nozizeptoren besonders gut zugänglich sind für physiologische Experimente. Wir versuchen herauszufinden, inwieweit die Regulation von Chloridkanälen zu den Sensibilisierungsvorgängen in diesem Gewebe beiträgt. Für diese Arbeiten kombinieren wir Proteinsexpressionstudien mit elektrophysiologischen Messungen von Schmerzfasern in der Hornhaut.
Reizstoffe und das Riechgedächtnis
Die Wahrnehmung von Gerüchen wie auch die Bildung des Geruchsgedächtnisses kann durch Reizstoffe beeinflusst werden, durch Verbindungen, die das trigeminale Schmerzsystem in der Nase aktivieren. Dies ist ein Beispiel für trans-modale Wechselwirkung, ein sensorischer Prozess, der auf der gegenseitigen Beeinflussung von zwei unterschiedlichen Sinnessystemen beruht - hier dem Riechen und dem Schmerzsystem. Wir untersuchen die neurobiologischen Grundlagen dieses Phänomens. Dazu schauen wir uns an, wie die Eigenschaften von Riechrezeptorzellen durch Reizstoffe verändert werden, und wir beobachten, wie das trigeminale System Netzwerkaktivität im Riechkolben des Gehirns moduliert. Für dieses Projekt werden sowohl Proteinexpressionsstudien und Chloridimaging-Techniken eingesetzt wie auch verschiedene Methoden der Elektrophysiologie (Elektroolfaktographie, Feldpotentialmessungen im Gehirn, Patch-Clamp-Messungen). Mit psychophysischen Methoden erfassen wir kognitive Effekte auf die Riechwahrnehmung, die auf Costimulation mit Reizstoffen zurückzuführen sind.
Weitere Informationen über unsere Forschung finden sie auf unserer englischsprachigen Seite oder der Labor Homepage (molekulare-physiologie.org).