Stadtplan für die Wurmganglien

12. November 2013, 23:49
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Manuel Zimmer erarbeitet eine funktionale Karte des Fadenwurmgehirns

Für das Gehirn des Fadenwurms C. elegans existiert seit 25 Jahren eine Art Stadtplan. Straßenzüge und Kreuzungspunkte des Netzwerks aus 302 Nervenzellen sind immer gleich angelegt, dabei aber enorm flexibel und modulierbar, erklärt Manuel Zimmer, Gruppenleiter am Institut für Molekulare Pathologie (IMP) in Wien.

Mit seinem neunköpfigen Team stellt sich der ERC-Starting-Grant-Preisträger die Frage, wie in einem stark vernetzten System Informationen sinnvoll verarbeitet werden können und nach welchen Prinzipien dies passiert. Gemeinsam mit seinem IMP-Kollegen Alipasha Vaziri publiziert der Neurobiologe viel über Methodik, denn wer an vorderster Front forschen will, muss kollaborieren und sich die Mittel zum Zweck selbst schaffen.

Um den neuronalen Rechengängen in der Natur auf die Schliche zu kommen, werden gleich 150 Fadenwürmer auf einmal bei Alltagsproblemen beobachtet. So wird zum Beispiel ihr Suchverhalten bei unterschiedlichen Sauerstoffkonzentrationen im Substrat gefilmt und quantifiziert, gleichzeitig die genetische Grundlage des Verhaltens erforscht.

Zudem brachte Zimmer aus den USA ein bildgebendes Verfahren mit, mit dem C. elegans unter dem Mikroskop stimuliert und gleichzeitig die Aktivität von Neuronen gemessen werden kann. Die Technik wurde am IMP weiterentwickelt, sodass nun das gesamte neuronale Netzwerk mit seinen Aktivitätsmustern fast in Echtzeit abgelichtet werden kann.

Der Trick war, die Auflösung und Aufnahmegeschwindigkeit so zu steigern, dass statt einer grün leuchtenden Neuronenwolke Aktivität in einzelnen Neuronen sichtbar wird. So konnte seine Gruppe zeigen, dass bei C. elegans im Ruhezustand die Hälfte der Neuronen aktiv sind. Wenn ein Reiz hereinkommt, beeinflusst er also eine dynamische Aktivität, die permanent stattfindet.

Ein Computeralgorithmus soll helfen, einzelne Neuronen besser zu identifizieren. "Der Stadtplan ist ein extrem nützliches Tool. Wir können nun erstmals Rückschlüsse auf die Identität eines Neurons ziehen - von der Vernetzung auf die Verkehrsflüsse - und wollen als Erste eine funktionale Karte darstellen", sagt der 42-jährige Forscher.

Zimmer studierte Biochemie in Berlin, damals ein "unverschultes Schlaraffenland" mit hoher Praxisausrichtung und viel Gestaltungsfreiheit. Die Umstellung, als Gruppenleiter nicht mehr selbst an der "Werkbank" zu arbeiten, hat er mittlerweile gut verkraftet.

Es macht ihm Freude, junge Wissenschafter reifen zu sehen. Auch muss er sich nicht mehr auf einen Ansatz festlegen, um zu publizieren, sondern kann im Team verschiedene Forschungsansätze verfolgen.

Der gebürtige Deutsche pendelte bereits für die Diplomarbeit über den Atlantik. Nach Wien ans IMP, wo die Bedingungen für junge Gruppenleiter sehr gut, aber auch sehr fordernd sind, kam er 2010 nach Stationen in Berlin, New York, München, San Francisco und wieder New York.

Wurzeln legt sich der Osnabrücker erst gar nicht zu, denn auch die Stelle am Institut für Molekulare Pathologie ist zeitlich begrenzt. Zu Hause ist, sagt Zimmer, wo seine Freundin und seine Tochter sind. Sein Hobby Fotografie kann er zum Glück überall ausleben. (Astrid Kuffner, DER STANDARD, 13.11.2013)

  • Manuel Zimmer forscht am IMP in Wien.
    foto: privat

    Manuel Zimmer forscht am IMP in Wien.

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