Dissertant: Betreuer: PrüferI: PrüferII: PrüferIII: PaulWERGINZ Prof.FrankRATTAY Prof.FrankRATTAY Dr.GüntherZECK Prof.GüntherKARIGL Neuronalactivationcharacteristicsintheelectricallystimulatedretina– Amodel-basedstudy Die Entwicklung von Netzhautimplantaten ermöglicht es blinden Menschen eine einfache Art des Sehens wiederzuerlangen. Patienten, die an einer Degeneration ihrer Photorezeptoren leiden, können mittels Elektrostimulation rudimentäre Seheindrücke zurückerlangen. Das Ziel der präsentierten Modellierung war es zum VerständnisderVorgängeinderelektrischstimuliertenNetzhautbeizutragen. Die neuronale Antwort während Elektrostimulation wurde in einem zweistufigen Verfahren simuliert: i) das elektrische Feld, welches von einer Elektrode hervorgerufen wird, wurde entweder mit der Methode der finiten Elemente oder mit einer einfachen analytischen Lösung für Punktquellen berechnet und ii) die resultierendenelektrischenPotenzialewurdenalsEingangsparameterfüreinMultiKompartmentmodellverwendet. Depolarisation und die einhergehende Freisetzung von Neurotransmittern an den Enden von Bipolarzellen konnte nur durch anodische Stimulation von subretinaler Seite erzeugt werden. Stimulation von Bipolarzellen über das Nernst-Potenzial von Kalzium hinaus führte zu invertierten Kalziumströmen in den synaptischen Enden. Überraschenderweise führten diese invertierten Kalziumströme bei Stimulation einerVielzahlvonBipolarzellenimUmkreisvon100x100µmzueinemausgeprägten Center-SurroundEffekt. Während epiretinaler Stimualtion hatten vorbeiziehende Ganglienzellaxone einen um 120% erhöhten Schwellwert gegenüber dem niedrigsten Schwellwert im proximalen Teil des Axons. Der dadurch entstehende Arbeitsbereich konnte dazu genutzt werden um eine kleine Anzahl von Ganglienzellen zu aktivieren ohne eine Co-Aktivierung von weit entfernten Ganglienzellen hervorzurufen. Zufallsrauschen des Membranpotenziales erlaubte es die Wahrscheinlichkeit für die Entstehung eines Aktionspotenzials zu berechnen und simulierte Ergebnisse deckten sich mit experimentellenBefunden. Zusammengefasst befasste sich die vorgestellte Arbeit mit den räumlichen und zeitlichen Charakteristika des Antwortverhaltens retinaler Neurone während Elektrostimulation. Spezielles Augenmerk wurde auf die Ausschüttung neuronaler Botenstoffe in Bipolarzellen und dem Ort der Signalentstehung in Ganglienzellen gelegt.
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