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In vitro neuronal activity changes under altered gravity

Kalinski, L. und Striebel, J. und Sturm, M. und Lichterfeld, Y. und Drouvé, N. und Peters, S.L. und Habibey, R. und Hauslage, J. und El Sheikh, S. und Busskamp, V. und Liemersdorf, C. (2023) In vitro neuronal activity changes under altered gravity. In: Abstracts & Programmheft 2023 61. Jahrestagung Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrtmedizin (DGLRM) e. V., Seite 51. 61. Jahrestagung der deutschen Gesellschaft für Luft- und Raumfahrtmedizin DGLRM, 2023-10-19 - 2023-10-21, Köln, Deutschland.

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Offizielle URL: https://dglrm.de/images/2023/tagungsband-2023.pdf

Kurzfassung

During spaceflight, humans experience a variety of physiological changes due to deviations from accustomed Earth conditions. Specifically, the lack of gravity is responsible for many effects observed in returning astronauts. These impairments can include structural as well as functional changes of the brain and a decline in cognitive performance. However, the underlying physiological mechanisms remain elusive. Alterations in neuronal activity play a central role in neurological disorders and altered neuronal transmission may disturb human cognitive function and thus diminish performance in space. Accordingly, understanding the influence of altered gravity on neuronal activity on the cellular and network level is of high relevance. Neuronal cells are known to be sensitive to influences of altered gravity. By using multi-electrode array (MEA) technology, we advanced electrophysiological investigations covering single-cell to network level responses during exposure to decreased (micro-) or increased (hyper-) gravity conditions. Integration of the MEA device into a custom-built environmental chamber allowed us to conduct experiments on various large gravity research platforms including the DLR human centrifuge, the ZARM drop tower and the MAPHEUS sounding rocket. Here, the spontaneous activity of in vitro human induced pluripotent stem cell (hiPSC)-derived neural networks was recorded in real time. Our data demonstrate that alterations in gravity levels trigger changes in neuronal activity. Hypergravity exposure led to an initial reduction in spiking frequency which was compensated within a minute time range. Upon onset of microgravity, the mean action potential frequency across the neural networks was significantly enhanced and further compensated even below 1g baseline values after less than one minute. Furthermore, neuronal networks especially reacted to acute changes in mechanical loading (hypergravity) or unloading (microgravity). The current study clearly shows the gravity-dependent response of neuronal networks endorsing the importance of further investigations of neuronal activity and its adaptive responses to micro- and hypergravity including transition phases.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/210388/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:In vitro neuronal activity changes under altered gravity
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kalinski, L.Laura.Kalinski (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0009-4447-3460NICHT SPEZIFIZIERT
Striebel, J.University of Bonn, Dep. of OphthalmologyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sturm, M.German Aerospace Centre (DLR), Institute of Aerospace Medicine, Gravitational Biology, Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lichterfeld, Y.Yannick.Lichterfeld (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8755-9920NICHT SPEZIFIZIERT
Drouvé, N.Cologne University of Applied SciencesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Peters, S.L.Cologne University of Applied SciencesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Habibey, R.Department of Ophthalmology, Medical Faculty, University of Bonn, Bonn, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hauslage, J.German Aerospace Centre (DLR), Institute of Aerospace Medicine, Gravitational Biology, Cologne, Germany; Jens.Hauslage (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2184-7000NICHT SPEZIFIZIERT
El Sheikh, S.Cologne University of Applied SciencesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Busskamp, V.University of Bonn, Dep. of OphthalmologyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Liemersdorf, C.Christian.Liemersdorf (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8407-5226NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:19 Oktober 2023
Erschienen in:Abstracts & Programmheft 2023 61. Jahrestagung Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrtmedizin (DGLRM) e. V.
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Seitenbereich:Seite 51
Status:veröffentlicht
Stichwörter:neuronal activity, altered gravity, micro electrode array
Veranstaltungstitel:61. Jahrestagung der deutschen Gesellschaft für Luft- und Raumfahrtmedizin DGLRM
Veranstaltungsort:Köln, Deutschland
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:19 Oktober 2023
Veranstaltungsende:21 Oktober 2023
Veranstalter :Deutschen Gesellschaft für Luft- und Raumfahrtmedizin DGLRM e.V.
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - NeuroSpace
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin
Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Gravitationsbiologie
Hinterlegt von: Anken, Ralf
Hinterlegt am:10 Dez 2024 14:38
Letzte Änderung:10 Dez 2024 14:38

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