PD Dr. Thomas Künzel

Position:
Wissenschaftler, Untergruppe “Auditorische Neurophysiologie”

Seit:
Institut für Biologie 2: Januar 2011; Lehrstuhl für Chemosensorik: September 2018

Forschungsfelder:
Physiologie der Schallverarbeitung im auditorischen Hirnstamm

Methoden:
In-vivo Elektrophysiologie, in-vitro Elektrophysiologie, biophysikalische Simulation von neuronalen Vorgängen, Neuroanatomie

Kontakt:
kuenzel@bio2.rwth-aachen.de
Tel.: +49 (0)241 / 80-24854
ORCID: 0000-0003-0993-8524

Projekte:

Absteigende cholinerge Verbindungen in der Hörbahn
Neurone im anteroventralen Nukleus cochlearis der mongolischen Wüstenrennmaus erhalten zahlreiche synaptische Kontakte (grün: Calretinin; rot: SV2).

Absteigende und laterale Verbindungen in sensorischen Hirnbahnen spielen vermutlich eine grosse Rolle bei der Informationsverarbeitung in einer komplexen, dynamischen und unvorhersehbaren sensorischen Welt. Im Vergleich zu den grundlegenden Verarbeitungsprozessen in den sensorischen Bahnen ist über Mechanismen und Funktionen absteigender Verbindungen in der sensorischen Verarbeitung sehr wenig bekannt.
Ein Beispiel für ein solches System sind cholinerge Verbindungen in auditorische Kerngebiete im Hirnstamm, welche wir in diesem Projekt erforschen.
Dafür verwenden wir in vitro Elektrophysiologie, Computermodelle neuronaler Vorgänge und neuroanatomische Methoden und die zellulären Mechanismen und die Anatomie der cholinergen Innervation zu analysieren.
Wir verwenden auch in vivo Elektrophysiologie (auditorische Hirnstammantworten, Elektrocochleographie, loose-patch single-unit Ableitungen) unter Schallstimulation, um die Rolle der cholinergen Verbindungen im auditorischen Hirnstamm beim Hören besser zu verstehen.

Synaptische Physiologie von zeitkodierenden Neuronen
Spherical bushy cells aus dem anteroventralen Nukleus cochlearis der mongolischen Wüstenrennmaus, mit Biocytin während whole-cell Ableitungen im akuten Gehirnschnitt gefüllt.

Axone des Hörnervs tragen die Schallinformation aus dem Innenohr ins Gehirn. Mit bestimmten Neuronen des Nukleus cochlearis bilden die Hörnervaxone extrem grosse axosomatische Synapsen aus, die sogenannten Held’schen Endkolben.
Wir erforschen die Funktion und Entwicklung dieser auditorischen Riesensynapsen mit Hilfe von in vitro Elektrophysiologie in akuten Gehirnschnitten von Maus und Wüstenrennmaus.

Modellierung von Interaktionen der Eingänge zu zeitkodierenden Neuronen
Hörnervfasern der mongolischen Wüstenrennmaus durch immunhistochemische Färbung gegen das Protein Calretinin sichtbar gemacht.

Zeitkodierende Neurone im anteroventralen Nukleus cochlearis erhalten sehr starke erregende synaptische Eingänge über die axomatischen Held’schen Endkolben des Hörnervs. Es gibt jedoch auch kleine, schwache synaptische Kontakte des Hörnervs, die den Dendritenbaum dieser Zellen kontaktieren. Die Funktion und Rolle dieser kleinen dendritischen Kontakte ist unbekannt und ihre Interaktion mit dem starken axosomatischen Eingang ist nicht verstanden.
Wir versuchen dieses synaptische System daher mit Hilfe von biophysikalischen Modellen und simulierten Experimenten besser zu verstehen. Wir verwenden dazu vor allem NEURON [https://neuron.yale.edu/neuron/].

Physiologische Grundlagen von Adaptationsvorgängen im inferioren Colliculus
Nervenzelle aus dem Kern des zentralen Nukleus des inferioren Colliculus des Haushuhns, mit Biocytin während whole-cell Ableitungen im akuten Gehirnschnitt gefüllt.

Inferiore Colliculus ist eine obligatorische Station der Hörbahn, jede Hörinformation muss diese komplexe Hirnregion passieren. Vorher parallel verlaufende Informationspfade der Schallverarbeitung konvergieren hier und es finden komplexe Verarbeitungsvorgänge statt. Diese äußern sich zum Beispiel in adaptiven Antworten auf wiederholte Präsentation von Schallstimuli. Über die Schaltkreise und physiologischen Eigenschaften der Nervenzellen im inferioren Colliculus ist jedoch überraschend wenig bekannt.
Wir arbeiten daher daran die biophysikalischen und synaptischen Eigenschaften von Neuronen in verschiedenen Teilgebieten des inferioren Colliculus des Haushuhns durch Elektrophysiologie in akuten Gehirnschnitten zu charakterisieren. Wir möchten so die „Bausteine“ der komplexen Verarbeitungsprozesse im inferioren Colliculus besser verstehen

Publikationen:

Kooperationen:

Aktuelle Gruppenmitglieder:

  • Charlene Gillet – Doktorandin
  • Hannah-Lena Tröger – Tierhaltung

Ehemalige MitarbeiterInnen:

  • Jule Buchholz (BSc thesis)
  • Luisa Fensky (BSc thesis)
  • Peter Kaleta (BSc thesis)
  • Anna Hilverling (MSc thesis)
  • Richard Sinzig (MSc thesis)
  • David Goyer (PhD thesis)
  • Sebastian Malinowski (BSc thesis)
  • Hannah Griebel (MSc thesis)
  • Jana Wolf (BSc thesis)
  • Sven Kuspiel (BSc thesis)
  • Kerstin Doerenkamp (MSc thesis)
  • Maike Schaper (MSc thesis)
  • Elisabeth Koert (BSc thesis)
  • Severin Graff (BSc thesis)
  • Elena Müller-Limberger (animal keeping)

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