Projectdetails

De suprachiasmatische kernen die gelegen zijn aan de basis van de hersenen bavatten een endogene pacemaker. Individuele neuronen van deze pacemaker zijn genetisch uitgerust met het vermogen om 24-uurs ritmen te genereren en om te reageren op lichtinformatie uit de omgeving. Dit stelt organismen in staat om te anticiperen op de dagelijks terugkerende veranderingen in de omgeving. De pacemaker regelt de dagelijkse ritmiek in fysiologische processen en in het gedrag. Een tweede functie van de pacemaker is het volgen van daglengteveranderingen die optreden in de loop van het jaar. Deze resulteren in seizoensgebonden ritmen in bijvoorbeeld reproductieve processen.

De cellulaire basis voor het meten van de daglengte in de suprachiasmatische kernen (SCN) is tot nu toe nauwelijks onderzocht. Ons onderzoek heeft aangetoond dat individuele neuronen in de SCN slechts korte periodes van electrische activiteit vertonen (ongeveer 5 uur), terwijl de SCN als geheel veel langer actief is (12 uur, onder normale licht-donker omstandigheden). Wij willen onderzoeken hoe de individuele neuronen in samenspel het gedrag van de gehele SCN verklaren. Ons project bestaat daarom uit de volgende componenten: 1) Nauwkeurige, non-invasieve metingen ter bepaling van het gedrag van groepsgewijze SCN activiteit 2) Ontwikkeling en verbetering van statistische methoden om signalen van individuele neuronen te kwantificeren en te volgen in de tijd. 3) Ontwikkeling van mathematische computermodellen die een hierarchische organisatie hebben zodat zij het gedrag van individuele neuronen tot en met de samengestelde activiteit van de SCN als geheel kunnen simuleren. De integratie van deze drie componenten verschaft de mogelijkheid om onder verschillende condities (normale licht-donker cylus, lange/korte daglengte, en transgene klok-mutante muizen) de SCN te bestuderen waarbij resultaten die volgen uit de computermodellen gebruikt zullen worden om critische condities op te zetten/ een sturende rol zullen hebben. Deze unieke combinatie van experimenteel cellulair electrofysiologisch onderzoek met statistische tijdreeksanalyses en met realistische grootschalige simulaties zal enerzijds leiden tot een nieuw inzicht in het functionmeren van de circadiane pacemaker op een niveau waar tot nu toe geen aandacht aan is besteed.