Klinik für Neurologie

AG BioImaging

Leiter

Prof. Dr. Knut Holthoff

Leiter der Arbeitsgruppe BioImaging


Telefon: 03641 - 9 323 418
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Mitarbeiter

 

Forschungsschwerpunkte

Die Arbeitsgruppe BioImaging beschäftigt sich mit zwei Forschungsschwerpunkten. Zum einen werden die zellulären Grundlagen von Lernern und Gedächtnis untersucht. Insbesondere interessieren wir uns für die Mechanismen, die an den Kontaktstellen zwischen den Nervenzellen, den sogenannten Synapsen, die Übertragung von Information modulieren können. Diese synaptische Plastizität wird als eine zelluläre Grundlage für Lernen und Gedächtnis im Gehirns angesehen. Zum anderen untersuchen wir die Netzwerkaktivität von Neuronen im Gehirn unter physiologischen und pathophysiologischen Bedingungen. Wir möchten verstehen, wie neuronale Netze im Gehirn Informationen verarbeiten und  welche Mechanismen bei verschiedenen Erkrankungen wie Epilepsie oder Schlaganfall zu einer gestörten Verarbeitung führen.

Die zentrale experimentelle Kompetenz unserer Arbeitsgruppe liegt auf dem Gebiet moderner optischer Methoden. Neben der 2-Photonen Mikroskopie setzen wir die schnelle konfokale Fluoreszenzmikroskopie ein um die Vorgänge bei der Informationsübertragung zwischen Nervenzellen und die Netzwerkaktivität von Neuronen zu untersuchen. Ergänzt werden diese optischen Methoden durch elektrophysiologische Ableitungen mit Hilfe der patch-clamp Technik.

 

Publikationen (Auswahl)

Kirmse K, Hübner CA, Isbrandt D, Witte OW, Holthoff K (2017) GABAergic Transmission during Brain Development: Multiple Effects at Multiple Stages. The Neuroscientist. DOI: 10.1177/1073858417701382

Kirmse K and Holthoff K (2017) Functions of GABAergic transmission in the immature brain. Neuroforum 23(1):A27–A33.

Rahmati V, Kirmse K, Markovic D, Holthoff K, Kiebel SJ (2016) Inferring neuronal dynamics from calcium imaging data using biophysical models and Bayesian inference. PLoS Comput Biol 12(2): e1004736. doi:10.1371/journal.pcbi.1004736

Kummer M, Kirmse K, Witte OW, Haueisen J, Holthoff K (2015) A method to quantify accuracy of position feedback signals of a three-dimensional two-photon laser-scanning microscope. Biomed Opt Express 6(10):3678-3693.

Kirmse K, Kummer M, Kovalchuk Y, Witte OW, Garaschuk O, Holthoff K (2015) GABA depolarizes immature neurons and inhibits network activity in the neonatal neocortex in vivo. Nat Commun 6:7750, doi:10.1038/ncomms8750

Joerk A, Seidel RA, Walter S, Wiegand A, Kahnes M, Klopfleisch M, Pohnert G, Westerhausen M, Witte OW, Holthoff K (2014) Impact of heme and heme degradation products on vascular diameter in mouse visual cortex, JAHA, doi: 10.1161/JAHA.114.001220.

Hübner CA and Holthoff K (2013) Anion transport and GABA signaling. Front Cell Neurosci 7:177. doi: 10.3389/fncel.2013.00177

Kummer M, Kirmse K, Witte OW, Holthoff K (2012) Reliable in vivo identification of both GABAergic and glutamatergic neurons using Emx1-Cre driven fluorescent reporter expression, Cell Calcium 52: 182-189.

Kirmse K, Witte OW, Holthoff K (2011) GABAergic depolarization during early cortical development and implications for anticonvulsive therapy in neonates, Epilepsia 52:1532-1543.

Kirmse K, Witte OW, Holthoff K (2010) GABA depolarizes immature neocortical neurons in the presence of the ketone body ß-hydroxybutyrate, J Neurosci 30:16002-16007.

Holthoff K,  Secevic D, Konnerth A (2010) Rapid time-course of action potentials in spines and remote dendrites of mouse visual cortex neurons. J Physiol 588:1085-1096.

Holthoff K, Kovalchuk Y, Yuste R , Konnerth A (2004) Single-shock LTD by local dendritic spikes. J Physiol 560:27-36.

Stosiek C, Garaschuk O, Holthoff K, Konnerth A (2003) In vivo two-photon calcium imaging of neuronal networks. Proc Natl Acad Sci  U S A 100:7319-7324.
               
Holthoff K, Tsay D, Yuste R (2002) Calcium dynamics in spines depend on their dendritic location. Neuron 33:425-437.
               
Yuste R, Majewska A, Holthoff K (2000) From form to function: calcium compartmentalization in dendritic spines. Nat Neurosci 3:653-659.
               
Holthoff K, Witte OW (1996) Intrinsic optical signals in rat neocortical slices measured with near-infrared dark-field microscopy reveal changes in extracellular space. J Neurosci  16:2740-2749.