3D-Darstellung per Laserscan: Das gläserne Gehirn

Wiener Wissenschaftler durchleuchten Mäusehirne

Forscher der technischen Universität von Wien haben erstmals Gehirnstrukturen bis auf die Ebene einzelner neuronaler Verbindungen in ein 3D-Modell übertragen. Am Computer lassen sich so die Vorgänge beim Denken und Lernen sichtbar machen.

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Unter der Leitung von Hans-Ulrich Dodt, Professor für Bioelektronik, hat man an der TU Wien Gehirne von Mäusen zunächst einem Laserscan unterzogen. Das Gewebe wurde dazu in eine ölige Flüssigkeit gelegt, die denselben Brechungsindex wie die Proteine aufweist. Dadurch werden, je nach Fokussierung des Lasers, die Gehirnstrukturen transparent. Die Daten wurden anschließend in einen Rechner übertragen und dort als 3D-Modell zusammengesetzt.

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Blauer Laser durchleuchtet Hirn
Blauer Laser durchleuchtet Hirn
Diese Visualisierung ermöglicht es den Wissenschaftlern, die Darstellung frei zu drehen und Einblick in ein physisch intaktes, aber nicht mehr lebendes Gehirn zu nehmen. Besonderes Interesse galt bei den Versuchen dem Hippocampus, in dem das Kurzzeitgedächtnis sitzt. Die Forscher erhoffen sich Erkenntnisse über die Veränderungen an den Nervenzellen (Synapsen) des Gehirns bei Lernvorgängen. Professor Dodt nennt sein Verfahren "Ultramikroskopie".

Mäusehirn transparent
Mäusehirn transparent
Die Ultramikroskopie erreicht eine höhere Auflösung als bisherige Tomographie-Verfahren wie MRI (Magnetic Resonance Imaging), da sie bis auf das Niveau einer einzelnen Zelle reicht, was unerlässlich für die Darstellung von Gehirnstrukturen ist. Ihre Ergebnisse wollen die Wissenschaftler in der April-Ausgabe der US-Zeitschrift "Nature Methods" veröffentlichen.

Hippocampus mit einzelnen Neuronen
Hippocampus mit einzelnen Neuronen
In weiteren Schritten will das Team um Dodt sich der Großhirnrinde widmen, um dort neuronale Erkrankungen wie Alzheimer besser verstehen zu lernen. Auch an eine Anwendung des Verfahrens bei der Ausbildung von Medizinern ist gedacht, die durch den Flug durch ein Gehirn die komplexen Strukturen schneller begreifen sollen.

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