Wissenschaftler vom Helmholtz Zentrum München und der Technischen Universität München (TUM) haben jetzt ein neuartiges Mikroskop vorgestellt. Der sogenannte NeuBtracker ist ein Open Source-Mikroskop, das es erstmals erlaubt, Gehirn-Aktivitäten live mit zu verfolgen.
Bislang funktioniert die Beobachtung der neuronalen Aktivitäten beim Modellorganismus Zebrafisch, während er sich frei bewegt. Das eröffnet ganz neue Perspektiven, denn erstmals wird es möglich, natürliches Verhalten und zeitgleich die Aktivität der Nervenzellen im Gehirn zu verfolgen.
Der NeuBtracker, was neurobehavioral tracking microscope bedeutet, verfügt über zwei Kameras. Die eine verfolgt die völlig unbeeinflusste und freie Bewegung einer Zebrafischlarve verfolgt, während die andere automatisch auf den durchsichtigen Kopf und damit das Gehirn gerichtet bleibt und Fluoreszenzbilder aufnimmt. „Auf diese Art ist es möglich, die Nervenaktivität während des natürlichen Bewegungsverhaltens zu beobachten. Die Larve wird zusätzlich verschiedenen Umweltbedingungen ausgesetzt, so dass wir die Reaktionen darauf sofort analysieren können“, sagt Prof. Dr. Gil Gregor Westmeyer von den Instituten für Biologische und Medizinische Bildgebung (IBMI) und Entwicklungsgenetik (IDG) am Helmholtz Zentrum München, sowie der Nuklearmedizinischen Klinik und Munich School of Bioengineering (MSB) der Technischen Universität München (TUM).
Auswirkungen aufs Gehirn sichtbar machen
Unter Zusatz von Stoffen, die zum Beispiel den Metabolismus beeinflussen, können dann die dadurch hervorgerufenen, neuronalen Ereignisse im Gehirn in vivo beobachtet werden. „Wir können nun endlich simultan die Auswirkungen von physiologisch wirksamen Stoffen auf das Verhalten und die Gehirnaktivität beobachten“, so Panagiotis Symvoulidis vom Helmholtz Zentrum München und der TUM und Erstautor der Studie. „Durch die selektive Expression von fluoreszierenden Sensorproteinen erkennen wir die Aktivität bestimmter Nervenzellen“. „Somit sehen wir im Gehirn exakt, welche Gehirnbereiche während eines gewissen Verhaltens aktiv sind“ ergänzt Dr. Antonella Lauri aus dem Team von Westmeyer.
Bausatz frei verfügbar
Der NeuBtracker ist ein sogenanntes Open Source-Mikroskop. Eine exakte Anleitung zum Nachbauen steht kostenlos online zur Verfügung. „Wir wollten unseren wissenschaftlichen Kollegen die Möglichkeit geben, NeuBtracker nachzubauen, denn auf solch ein Gerät haben wir schon seit Jahren gewartet“, erklärt Westmeyer. Endlich sei es möglich, die Wirkung von Medikamenten auf das Verhalten zeitgleich mit der neuronalen Aktivität oder anderen Signalprozessen über einen gesamten Organismus hinweg live zu sehen. „Dieser systemische Ansatz ermöglicht uns ganz neue Erkenntnisse“, ist Westmeyer überzeugt. Er hofft, dass der Ansatz zukünftig auch auf den Gebieten der Wirkstoff- und Stoffwechselforschung erfolgreich eingesetzt werden kann.