Denken: 3D-Mikroskopie zeigt neuronale Aktivität von Fadenwürmern

Forschern ist es gelungen, Fadenwürmern quasi beim Denken zuzusehen. Sie haben eine Mikroskopiertechnik entwickelt, die die Aktivität vieler Neuronen rasch und gleichzeitig erfassen kann. Das Zusammenspiel von Funktion und Anatomie des Hirns könne so besser untersucht werden, schreiben Wiener Wissenschaftler im Fachjournal "Nature Methods".

Der Fadenwurm Caenorhabditis elegans ist ein ideales Testobjekt: Sein Nervensystem besteht aus nur 302 Nervenzellen, deren Verknüpfungen bestens bekannt sind. Aktivitätsmuster kleinerer Neuronengruppen konnten bereits zuvor aufgezeichnet werden, erläutert das Team um Alipasha Vaziri und Manuel Zimmer vom Forschungsinstitut für Molekulare Pathologie (IMP) in Wien. Mit der neuen Methode können nun fast alle Neuronen im Gehirn lebender Würmer erfasst werden.

Rückschlüsse auf den Menschen

Die Hoffnung sei, mit der Beobachtung von Nervenzellen im gesamten Gehirn neue Erkenntnisse darüber zu gewinnen, wie Informationen gespeichert und Aktivitäten kontrolliert werden. Dreidimensionale Videos der Forscher zeigen, wie sich die gleichzeitige Aktivität vieler Neuronen über einen bestimmten Zeitraum verändert.

"Normalerweise scannt das Objektiv eines Lichtmikroskops in allen drei Dimensionen. Das dauert viel zu lange, um die Aktivität aller Neuronen gleichzeitig aufnehmen zu können", erläutert IMP-Mitarbeiter Robert Prevedel. "Wir haben nun einen physikalischen Trick gefunden, die Form des zur Mikroskopie eingesetzten Lichtes gezielt zu gestalten. Dadurch brauchen wir nur noch in einer Dimension zu scannen." Zudem mache eine neue Einfärbemethode die Umrisse einzelner Neuronen sichtbar.

Für C. elegans sei von einzelnen Neuronen bekannt, welche Reaktion sie im Wurm hervorrufen, zum Beispiel Bewegungen. Das Wichtigste aber habe noch gefehlt: ein funktionaler Atlas, der zeigt, wie ganze Neuronengruppen dynamisch miteinander interagieren. Er erlaube Rückschlüsse auf andere Organismen, auch auf den Menschen.