Open Source Mikroskop

Gehirnaktivität live verfolgen mit NeuBtracker

Ein völlig neuartiges Mikroskop entwickeln – das ist einem Wissenschaftlerteam vom Helmholtz Zentrum München und der TUM gelungen. Mit dem NeuBtracker, ein Open Source-Mikroskop, können neuronale Aktivitäten des Modellorganismus Zebrafisch erstmals beobachtet werden, während er sich bewegt.

Zebrafisch Gehirnaktivität

Mit dem neuen Open-Source Mikroskop NeuBtracker lässt sich die Gehirnaktivität live beobachten. | © Dr. Barth van Rossum / HMGU

Das neue Mikroskop ist mit zwei Kameras ausgestattet, eine davon verfolgt die unbeeinflusste und freie Bewegung einer Zebrafischlarve. Die andere ist automatisch auf den durchsichtigen Kopf und damit das Gehirn gerichtet, um Fluoreszenzbilder aufzunehmen. „Auf diese Art ist es möglich, die Nervenaktivität während des natürlichen Bewegungsverhaltens zu beobachten. Die Larve wird zusätzlich verschiedenen Umweltbedingungen ausgesetzt, sodass 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).

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Werden dem Zebrafisch Stoffe verabreicht, die z.B. den Metabolismus beeinflussen, können dann die dadurch hervorgerufenen neuronalen Ereignisse im Gehirn betrachtet 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 ist direkt erkennbar, welche Gehirnbereiche während eines gewissen Verhaltens aktiv sind.

Da das neue Mikroskop ein Open Source-Mikroskop ist, gibt es eine genaue Bauanleitung hierfür im Web. Die Forscher wollten den Kollegen die Möglichkeit geben, NeuBtracker nachzubauen, da auf ein solches Gerät schon seit Jahren gewartet wurde. Durch das Mikroskop werden den Wissenschaftlern ganz neue Perspektiven eröffnet. Die Wirkung von Medikamenten auf das Verhalten kann zeitgleich mit der neuronalen Aktivität oder anderen Signalprozessen live in einem Organismus beobachtet werden.

Die Forscher hoffen, diesen neuen systemischen Ansatz auch auf den Gebieten der Wirkstoff- und Stoffwechselforschung einsetzen zu können. NeuroBtracker steht für neurobehavioral tracking microscope. Die Bauanleitung für das neue Mikroskop finden Sie hier. (idw, red)

Literatur:

Symvoulidis P. et al. (2017): NeuBtracker – imaging neurobehavioral dynamics in freely bahaving fish. Nature Methods. DOI: 10.1038/NMETH.4459.