DOI Kapitel:
III. Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses: Das WIN-Kolleg
DOI Kapitel:1. Forschungsschwerpunkt: Gehirn und Geist: Physische und psychische Funktionen des Gehirns
DOI Seite / Zitierlink: https://doi.org/10.11588/diglit.66960#0238
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FÖRDERUNG DES WISSENSCHAFTLICHEN NACHWUCHSES
lieh, dass in Übereinstimmung mit dem Experiment Oszillationen nur bei mittleren
Geruchsstoffkonzentrationen auftreten. Die durch die Bifurkationsanalyse gemach-
ten Voraussagen werden nun experimentell mithilfe der viralen Manipulationsmög-
lichkeiten weiterer Parameter innerhalb unseres Projektes verifiziert. Zur Zeit wird
das Modell bezüglich räumlicher Abhängigkeiten erweitert. Dabei werden Inhomo-
genitäten aufgrund der Diffusion und des Spannungsverlaufs entlang der Zilien ein-
bezogen. Es treten laufende Wellen auf, für die es in neueren experimentellen Ergeb-
nissen von F. Zufall Hinweise gibt. Damit sind die ersten Verarbeitungsschritte des
Signalwegs im olfaktorischen System mathematisch beschrieben.
[CaM,0!]
(mol/l)
10’4
10’6
KT4 10‘2 10° 102
Abbildung 1:
(A) Adaptation in Doppelpulsexperimenten. Einem ersten Stimulus mit einer Pulslänge von 100 ms bei
0 Sekunden folgt nach einer variablen Zeit von 2 s, 4 s, 6 s, 8 s, 10 s, bzw 12 s ein identischer Puls
(obere Reihe). Die mittlere Reihe zeigt die schnelle Adaption und die kurzen Erholungszeiten in
der Überlagerung der experimentellen Daten für die verschiedenen Doppelpulspräsentationen
([Leinders-Zufall et al., 1998]). In der unteren Reihe ist entsprechend das Simulationsergebnis für
Ca2+ abgebildet.
(B) Oszillationen während einer 30 Sekunden andauernden Geruchsstoffpräsentation (Präsentationszeit
in oberster Reihe). Die mittlere Reihe zeigt die experimentellen Daten der Floureszenz-Messun-
gen aus [Reisert and Matthews, 2001]. In der unteren Reihe wird das Simulationsergebnis gezeigt.
(C) Bifurkationsdiagramme. Das dynamische Langzeitverhalten des Modells für die Zilien als Funktion
der Schichtdicke sigma (links) und als Funktion der Gesamtkonzentration an Calmodulin in
Abhängigkeit der Stimulusstärke (k+act) (rechts). Die oszillatorischen Bereiche sind schwarz, die
weißen Gebiete entsprechen stabilen stationären Konzentrationen. In dem grau eingezeichneten
Bereich ist die Calmodulin Konzentration zu gering, um den Calcium Einstrom wieder zu unter-
binden.
FÖRDERUNG DES WISSENSCHAFTLICHEN NACHWUCHSES
lieh, dass in Übereinstimmung mit dem Experiment Oszillationen nur bei mittleren
Geruchsstoffkonzentrationen auftreten. Die durch die Bifurkationsanalyse gemach-
ten Voraussagen werden nun experimentell mithilfe der viralen Manipulationsmög-
lichkeiten weiterer Parameter innerhalb unseres Projektes verifiziert. Zur Zeit wird
das Modell bezüglich räumlicher Abhängigkeiten erweitert. Dabei werden Inhomo-
genitäten aufgrund der Diffusion und des Spannungsverlaufs entlang der Zilien ein-
bezogen. Es treten laufende Wellen auf, für die es in neueren experimentellen Ergeb-
nissen von F. Zufall Hinweise gibt. Damit sind die ersten Verarbeitungsschritte des
Signalwegs im olfaktorischen System mathematisch beschrieben.
[CaM,0!]
(mol/l)
10’4
10’6
KT4 10‘2 10° 102
Abbildung 1:
(A) Adaptation in Doppelpulsexperimenten. Einem ersten Stimulus mit einer Pulslänge von 100 ms bei
0 Sekunden folgt nach einer variablen Zeit von 2 s, 4 s, 6 s, 8 s, 10 s, bzw 12 s ein identischer Puls
(obere Reihe). Die mittlere Reihe zeigt die schnelle Adaption und die kurzen Erholungszeiten in
der Überlagerung der experimentellen Daten für die verschiedenen Doppelpulspräsentationen
([Leinders-Zufall et al., 1998]). In der unteren Reihe ist entsprechend das Simulationsergebnis für
Ca2+ abgebildet.
(B) Oszillationen während einer 30 Sekunden andauernden Geruchsstoffpräsentation (Präsentationszeit
in oberster Reihe). Die mittlere Reihe zeigt die experimentellen Daten der Floureszenz-Messun-
gen aus [Reisert and Matthews, 2001]. In der unteren Reihe wird das Simulationsergebnis gezeigt.
(C) Bifurkationsdiagramme. Das dynamische Langzeitverhalten des Modells für die Zilien als Funktion
der Schichtdicke sigma (links) und als Funktion der Gesamtkonzentration an Calmodulin in
Abhängigkeit der Stimulusstärke (k+act) (rechts). Die oszillatorischen Bereiche sind schwarz, die
weißen Gebiete entsprechen stabilen stationären Konzentrationen. In dem grau eingezeichneten
Bereich ist die Calmodulin Konzentration zu gering, um den Calcium Einstrom wieder zu unter-
binden.