Retinális Elektromos Szinapszisok Kutatócsoport – Völgyi Béla

A kutatócsoport neve
Retinális Elektromos Szinapszisok Kutatócsoport

A kutatócsoport vezetője
Dr. Völgyi Béla, neurobiológus, habilitált egyetemi docens, Pécsi Tudományegyetem, Természettudományi Kar

Telefon
+36 76 503 600/29045

Email
volgyibela@gmail.com

Web
http://szkk.pte.hu/hu/kutatocsoportok/idegtudomanyi_klaszter/retinalis_neurobiologiai_kutatocsoport
http://ic.pte.hu/hu/kutatocsoportok/24/retina-ii–kutatocsoport

A látórendszer párhuzamos információtovábbításának vizsgálata a retinális neuronhálózatoktól a viselkedő állatig

A retina fotoreceptorai által felfogott információt a bipoláris sejtek juttatják a kimeneti dúcsejtekhez, mely vertikális információs csatorna működését a horizontális és amakrinsejtjeinek inhibítoros szinapszisai, valamint a dúcsejt elektromos szinapszisok jelentősen befolyásolják. Ez utóbbi sejtkapcsoló struktúráknak döntő szerepe van abban, hogy a 20-30 különböző típusú dúcsejt az ugyanennyi képi aspektust (kontraszt, irány, laterális -, közeledő- és háttér-mozgás stb.) kódolja és párhuzamos információs csatornákon küldje az agy felé. Nyilvánvaló, hogy a jelintegráció, -kódolás és -továbbítás feladatainak elvégzése miatt a retina dúcsejtjei kulcsfontosságúak, de nem ismert, hogy

1. az elektromos szinapszisok általi akciós potenciál szinkronizáció hogyan járul hozzá az információ kódolásához;
2. a párhuzamos csatornákon szállított szinkron információ hogyan befolyásolja a látókéreg idegsejtjenek működését és
3. a szinkron információ milyen vizuálisan kiváltott viselkedésminták létrehozásában vesz részt.

A munkahipotézis az, hogy a dúcsejteredetű párhuzamos csatornákon történő információáramlás elektromos szinapszisfüggő. A munka során a csatornák (vagy azok integrált elektromos szinapszisainak) kikapcsolását követő változások megfigyelése a cél az idegsejtek, neuronhálózatok és viselkedő állatok szintjén. A kombinált hisztológiai, elektrofiziológiai, képalkotási, viselkedési és optogenetikai kísérletek transzgénikus állatok felhasználásával történnek majd. Ezek, az egyes dúcsejt populációknak a képi aspektusok kódolásában betöltött szerepére és a jelszinkronizáció megszűnésének kódolásra kifejtett hatására világítanak majd rá.

Az eredmények várhatóan hasznos adatot szolgáltatnak a retina inspirálta neuronális algoritmusok számára, melyek a robotika, dróntechnológia és a retinális implantátumok esetében kerülnek majd felhasználásra.

Munkahelyek, tanulmányok

• 2015 – hab. egyetemi docens; PTE TTK; korábban ugyanitt tudományos munkatárs;
• 2005-2009 Res. Assist. Prof.; NYU School of Medicine, USA; korábban ugyanitt Assist. Res. Scientist, postdoctoral fellow
• 1998-2000 tanársegéd JPTE TTK
• 1995-1998 Ph.D. neurobiológia, JPTE TTK
• 1993-1994 laboasszisztens, JATE TTK
• 1989-1994 MSc biológia-kémia, JATE TTK

Kutatási tapasztalat

Fénymikroszkópia; immunhisztokémia; patch-clamp, egysejtes és MEA extracellularis elektrofiziológia; morfometria; Ca++ imaging.

Témavezetés

Joseph Abrams, Zsuzsa Pearson és Samir Chheda nyári hallgatók; Dr. Feng Pan, Dr. Yi Zhang és Dr. Tamás Atlasz posztdoktori munkatársak; Popovich Erika és Balogh Márton BSc és MSc diplomamunka; Fodor Mihály, Óhidi-Légmán Anikó és Szabó Adrienn BSc szakdolgozati munka; Dr. Kovács-Öller Tamás, Debertin Gábor, Ganczer Alma és Tengölics Ádám Ph.D-munka.

Oktatás

Anatómia laboratóriumi gyakorlat; Élettan laboratóriumi gyakorlat; laboratóriumi alapismeretek gyakorlat; élettan előadás; biológiai alapismeretek előadás; neurobiológiai modellek előadás; neurobiológia előadás és gyakorlat.

Szerkesztői tevékenység

Associate editor az International Journal of Life Sciences és a Science PG szerkesztőségnél. A Frontiers in Cellular Neuroscience folyóiratnál reviewing editor.

Nemzetközi pályázatok ellenőrzése

Európai Bizottság ICP-FP7-600847-RENVISION; olasz egészségügyi minisztérium (Italian Ministry of Health Department of Public Health and Innovation).

retina, elektromos szinapszis, gap junction, dúcsejt, amakrinsejt, jelszinkronizáció, látás, vizuális jelfeldolgozás, jelkódolás

A modern neurobiológiai kutatások alapvető kérdéseinek vizsgálata elektromos szinapszisokat tartalmazó retinális neuronhálózatok segítségével

A kutatócsoport NAP 1-támogatásból finanszírozott kutatásainak egyes eredményei publikálásra kerültek, más részük a fenntartási periódus alatt fogják további publikációk tárgyát képezni. Ezek együttesen a következő témákat fedik le:

1. A dopaminerg retinális amakrinsejtek retinális célpontjainak azonosítása.
2. A humán retina kalciumkötő pufferfehérjéinek eloszlása az egyes retinális sejtpopulációkban.
3. A humán külső retina Cx36 tartalmú elektromos kapcsolatainak leírása.
4. A humán retina bipoláris sejtjeinek Cx36 elektromos szinapszisainak feltérképezése.
5. A különböző emlősfajok retinái Cx36 eloszlási mintázatainak összehasonlítása.
6. A dúcsejt-fényválaszok időlefutásának vizsgálata, metodikai újítások.
7. A humán dúcsejt Cx36 elektromos szinapszisok eloszlásának vizsgálata.
8. Az egér és a humán retina dúcsejtjeinek GJ és kémiai szinapszis térképei.
9. MEA és Ca++-képalkotási kísérletek amelyek azt mutatják be, hogy a gap junction-blokkolószerekkel történt kezelés hatására a fényválaszok nagyobb amplitúdójúak, gyorsabb felfutási idejűek és tranziensebbek voltak a gap junction-blokkolást követően.
10. Azok az elektrofiziológiai kísérletes eredmények, melyek segítségével a dúcsejt-fényválaszok időbeli lefutását meghatározó kapcsolatokat vizsgálták.
11. A dúcsejt-amakrinsejt elektromos szinaptikus kapcsolat dopaminerg modulációját bemutató eredmények.
12. A Thy1-GCamP egereket felhasználó munka eredményei, melyek egy-egy retina esetén egyszerre 30-40 retinális dúcsejt aktivitását követik nyomon, és ezek szinkron és aszinkron működését írják le.
13. A szeletpreparátumos eredmények, melyek során Ca++-képalkotási módszerrel a posztszinaptikus dúcsejtek valamint a preszinaptikus bipoláris és amakrinsejtek szimultán aktivitását írják le.

Ganczer A, Balogh M, Albert L, Debertin G, Kovács-Öller T, Völgyi B. (2017) Transiency of retinal ganglion cell action potential responses determined by PSTH time constant. PLOS ONE 12(9):e0183436. IF: 2.806

Kovács-Öller T, Debertin G, Balogh M, Ganczer A, Orbán J, Nyitrai M, Balogh L, Kántor O, Völgyi B (2017) Connexin36 Expression in the Mammalian Retina: A Multiple-Species Comparison. FRONTIERS IN CELLULAR NEUROSCIENCE 11: article 65. IF: 4.555

Kántor O, Varga A, Nitschke R, Naumann A, Énzsöly A, Lukáts Á, Szabó A, Németh J, Völgyi B. (2017) Bipolar cell gap junctions serve major signaling pathways in the human retina. BRAIN STRUCTURE AND FUNCTION In press, doi: 10.1007/s00429-016-1360-4. IF: 4.698

Kántor O, Mezey S, Adeghate J, Naumann A, Nitschke R, Énzsöly A, Szabó A, Lukáts Á, Németh J, Somogyvári Z, Völgyi B. (2016) Calcium buffer proteins are specific markers of human retinal neurons. CELL & TISSUE RESEARCH 365:29-50. IF: 2.787

Kántor O, Benkő Z, Énzsöly A, Dávid C, Naumann A, Nitschke R, Szabó A, Pálfi E, Orbán J, Nyitrai M, Németh J, Szél Á, Lukáts Á, Völgyi B. (2016) Characterization of connexin36 gap junctions in the human outer retina. BRAIN STRUCTURE AND FUNCTION 221(6):2963-2984. IF: 4.698

Debertin G, Kántor O, Kovács-Öller T, Balogh L, Szabó-Meleg E, Orbán J, Nyitrai M, Völgyi B. (2015) Tyrosine hydroxylase positive perisomatic rings are formed around various amacrine cell types in the mammalian retina. JOURNAL OF NEUROCHEMISTRY 134(3):416-28. IF: 3.842