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Gesundheit – 12.04.2013

Forscher machen Gehirn durchsichtig

Das Gehirn der meisten höheren Lebewesen ist undurchsichtig, weil es zu einem großen Teil aus opaken Lipiden besteht. Werden die Lipide beispielsweise aus Hirnschnitten ausgewaschen, ist das Gehirn transparent. Es sind dann aber auch alle Strukturen verschwunden, da die Lipide der Hauptbestandteil der Zellmembran sind. Ein Team um Karl Deisseroth von der Stanford Universität in Palo Alto hat das Problem gelöst, indem es das Gehirn zunächst langsam mit einem Hydrogel perfundierte.

Im Verlauf von einem bis drei Tagen gelangten die Monomere des Hydrogels in alle Zellen des Gehirns. Der zweite Schritt besteht dann in der Erwärmung des Präparats auf 37 Grad. Wie im Gelatine-Pudding bildet sich ein stabiles Hydrogel. Es ermöglicht die langsame Extraktion der Lipide, die Deisseroth mit Mizellen aus Natriumlaurylsulfat durchführt. Sie binden die Lipide und werden danach unter Ausnutzung ihrer Ladung per Elektrophorese aus dem Präparat gezogen. Deisseroth konnte auf diese Weise ganze Mäusegehirne durchsichtig machen.

Die Technik funktionierte auch an einzelnen Hirnschnitten des Menschen und sie könnte sich zu einem wichtigen Hilfsmittel der Neurowissenschaften entwickeln. Deisseroth kann nicht nur zeigen, dass die – nun durchsichtigen –Strukturen des Gehirns erhalten bleiben. Es ist auch möglich, sie mittels fluoreszierender Antikörper zu markieren. Damit lässt sich die Verteilung und Ausdehnung bestimmter Hirnzellen darstellen.

Da die fluoreszierenden Antikörper später wieder entfernt werden können, lassen sich nacheinander mehrere Untersuchungen an einem Gehirn durchführen. Die Methode dürfte zu neuen Erkenntnissen über den Aufbau und die Funktion des Gehirns führen.

Deisseroth gilt auch als Begründer der Optogenetik, einer weiteren einflussreichen Methode in der experimentellen Hirnforschung. Dabei werden Hirnareale mit Viren infiziert, die in den Zellen ein Gen für das Sehpigment Rhodopsin abgelegen. Das Gen für das lichtempfindliche Protein ist dabei mit Genen für bestimmte Membrankanäle gekoppelt, die sich dann von außen mit Laserlicht aktivieren lassen. Diese Methode hat in den letzten Jahren bereits neue Erkenntnisse zur Pathogenese von neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen ermöglicht.


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