AbstractsBiology & Animal Science

Acute brain trauma and ischemia are severe injuries that have no adequate treatment to date. In vivo two-photon microscopy allows studying longitudinally the process of injury development and brain recovery. This thesis summarizes the work on: i) animal model of acute brain injury and role of extracellular matrix in neuronal recovery and plasticity, ii) investigation of mitochondria during physiological/pathological calcium elevations in vitro and further implementation of quantitative microscopic analysis of neuronal mitochondrial morphology in vivo, iii) mitochondrial damage and recovery in animal models of acute neurodegenerative disorders in the neocortex of anesthetized mice, iv) a novel approach for awake head-fixed recordings. The results described in this work provide novel approaches for intravital morphological analysis of neurons and of their mitochondria, increase our understanding of pathogenesis after traumatic and ischemic injury in neocortex of rodents, and enable the development of novel therapies for CNS injuries. Akuutti aivotrauma ja iskemia ovat vakavia vammoja joihin ei ole tällä hetkellä riittävästi hoitoja. Vammojen kehittymisen ja paranemisen mekanismeja on mahdollista tutkia kaksifotonimikroskopian avulla. Tämä väitöskirja perustuu kuuteen julkaisuun ja on yhteenveto seuraavista töistä: i) akuutin aivovaurion koe-eläinmalli (tutkimus I) ja soluväliaineen merkitys hermoston paranemisessa ja muovautuvuudessa (tutkimus II), II) soluviljelmillä tehty tutkimus mitokondrioiden osuudesta fysiologisissa ja patofysiologisissa kalsiumtasojen nousuissa (tutkimus III) sekä neuronaalisen mitokondriomorfologian kvantitatiivisen mikroskopia-analyysin kehittäminen (tutkimus IV), III) mitokondrioiden vahingoittuminen ja toipuminen akuuteissa neurodegeneratiivisissa tiloissa hiiren aivokuorella anestesian aikana (tutkimus V), iv) uusi lähestymistapa suorittaa mittauksia elävässä eläimessä ilman anestesiaa (tutkimusVI). Tässä työssä kuvatut tulokset tuovat uusia lähestymistapoja hermosolujen ja niiden mitokondrioiden morfologiseen analyysiin elävässä solussa ja eläimessä, lisäävät ymmärtämystä traumaattisen ja iskeemisen vaurion patogeneesistä jyrsijöiden aivokuorella ja mahdollistavat uusien terapioiden kehittämisen keskushermostovaurioihin.