Das Denken sichtbar machen

27. Oktober 2004, 18:01
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Mit 3D-Bildern von biologischen Geweben wollen Forscher des Max-Plack Instituts Informationsflüsse verfolgen

Heidelberg - Wissenschaftlern des Max-Planck Institut für medizinische Forschung haben eine neue Methode entwickelt, um die "Verdrahtung" des Gehirns zu entschlüsseln und damit den Informationsfluss beim Denken zu verfolgen. Die Forscher haben dazu ein Gerät entwickelt, das automatisch 3D-Bilder von biologischen Geweben erstellen kann. Die Auflösung ist so hoch, dass dabei auch den dünnsten Ausläufern von Nervenzellen gefolgt werden kann, berichtet die Max-Planck-Gesellschaft.

Ausläufer wie Drähte

Das von Winfried Denk und Heinz Horstmann entwickelte Gerät erlaubt es, die dünnsten Ausläufer, die oft weniger als ein zehntausendstel Millimeter (100 Nanometer) im Durchmesser messen, sichtbar zu machen. Diese Ausläufer sind wie die "Drähte" des Gehirns, mit Hilfe derer auch weit voneinander entfernte Nervenzellen miteinander Signale austauschen können. Um eine solche Auflösung zu erhalten, verwendeten die Forscher ein Elektronenmikroskop, das sie mit einem in der Probenkammer montierten Mikrotom kombiniert haben. Ein Mikrotom ist ein Apparat, der sehr dünne Gewebeschnitte herstellt.

Das Mikrotom schneidet etwa fünfzig Nanometer dicke Scheibchen von einem Plastikblock ab, in dem das zu untersuchende Gehirngewebe eingebettet ist. Nach jedem Schnitt macht das Elektronenmikroskop ein Bild der Schnittfläche. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden. Auf diese Weise entsteht ein digitaler Bilderstapel und damit ein dreidimensionales Abbild der Gewebeprobe. Darin werden selbst dünnste Nervenfortsätze erkennbar und können in drei Dimensionen verfolgt werden.

Die Forscher haben ihre neue Methode "Serielle Rasterelektronenmikroskopie der Blockoberfläche" (SBFSEM) genannt. In Zukunft sollen neue Färbetechniken und automatische Bilderkennungsmethoden ermöglichen, Nervenfortsätze in SBFSEM-Bilderstapeln in großem Stil zu verfolgen. Damit könnten mit der Methode nicht nur die neuronalen Schaltkreise entschlüsselt werden, sondern auch andere Bereiche der Biologie sowie der diagnostischen Medizin. (pte)

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