Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Neuronal activity in the regulation of microglial brain colonization
KTH, School of Engineering Sciences in Chemistry, Biotechnology and Health (CBH).
2018 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

The mammalian brain is a highly complex machinery which functioning relies on the emergence of neural networks composed of billions of neurons that process information and of glial cells, which support and modulate neuronal activity. Appropriate wiring and tuning of neural networks are essential to a well-functioning adult brain. Its development starts in the embryo during pre-natal period and is further remodeled during postnatal life when facing the external environment. Microglia, the brain resident macrophages, have been shown to play essential roles in this process: they participate to wiring, synaptic pruning, regulation of neurogenesis and are thus fundamental in normal brain development. Interestingly, these cells enter the brain very early on and progressively colonize it, following a specific spatiotemporal pattern. The heterogeneity of the density of microglia among brain regions is thought to be linked to their specific roles in time and space. Understanding which elements are influencing this microglial colonization is thus of great importance. Here, we show that neural activity can modulate the number and localization of microglia, both in the embryo and in young pups. We used several mice models in which neural activity was impaired in distinct ways: i) the hyperpolarization of inhibitory neurons in the embryo; ii) the postnatal excitation of this same subpopulation of neurons via the use of DREADDs; iii) the suppression of external sensory inputs from the whisker pad via sectioning of the infraorbital nerve. We found that modulating the activity of inhibitory neurons had a significant impact on the number of microglia in the cortex and striatum, with an increased activity leading to decreased microglia number. We also showed that the colonization of the somatosensory cortex is perturbed by the loss of external stimuli from the whiskers. As microglia is increasingly associated to various neurodevelopmental disorders as well as brain diseases, unraveling the mechanisms leading to the precise microglial colonization of the brain is of great interest. We believe that our work reveals interesting interactions between neurons and microglia, which could eventually help us understand the normal and pathological development of the brain.

Abstract [sv]

Däggdjurshjärnan är en mycket komplex maskin, vars funktion är beroende av framväxten av neurala nätverk bestående av miljarder neuroner som behandlar information, samt gliaceller som stöder och modulerar neuronaktivitet. Lämplig ledning och avstämning av neurala nätverk är avgörande för en väl fungerande vuxenhjärna. Dess utveckling börjar i embryot under prenatal perioden och ombyggas ytterligare under postnatalt liv när den blir stimulerad av den yttre miljön. Mikroglia, som är hjärnboende makrofager, har visat sig spela viktiga roller i denna process: de deltar i ledningar, synaptisk beskärning, reglering av neurogenes och är således grundläggande vid normal hjärnutveckling. Intressant kommer dessa celler in i hjärnan mycket tidigt och gradvis koloniserar dom den, efter ett specifikt spatiotemporalt mönster. Mikroglias densitet i hjärnregioner anses vara kopplad till sina specifika roller i tid och rum. Att förstå vilka element som påverkar denna mikroglialkolonisering är därför av stor betydelse. Här visar vi att neural aktivitet kan modulera antal och lokalisering av mikroglia, både i embryot och hos unga möss. Vi använde flera mössmodeller där neural aktivitet försämrades på olika sätt: i) hyperpolarisering av inhiberande neuroner i embryot; ii) postnatal spänning av samma subpopulation av neuroner via användningen av DREADD; iii) undertryckning av externa sensoriska ingångar från morrhår via sektion av den infraorbitala nerven. Vi fann att modulering av inhiberande neurons aktivitet hade en signifikant inverkan på antalet mikroglia i cortex och striatum, med en ökad aktivitet som leder till ett förminskat mikroglia nummer. Vi visade också att koloniseringen av den somatosensoriska cortexen störs av förlusten av yttre stimuli från morrhår. Eftersom mikroglia i allt högre grad är associerad med olika neuroutvecklingsstörningar såväl som hjärnsjukdomar, är det av stort intresse att upplösa mekanismerna som leder till den exakta mikroglialkolonisationen av hjärnan. Vi tror att vårt arbete avslöjar intressanta interaktioner mellan neuroner och mikroglia, vilket kan hjälpa oss att förstå den normala och patologiska utvecklingen av hjärnan.

Place, publisher, year, edition, pages
2018.
National Category
Natural Sciences Chemical Sciences
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-242337OAI: oai:DiVA.org:kth-242337DiVA, id: diva2:1283723
Available from: 2019-01-29 Created: 2019-01-29 Last updated: 2019-01-29Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text in DiVA

By organisation
School of Engineering Sciences in Chemistry, Biotechnology and Health (CBH)
Natural SciencesChemical Sciences

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 40 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf