Gehirne mit Durchblick

Utl.: Hans-Ulrich Dodt entwickelt an der TU Wien Methoden,
Nervennetzwerke bis in kleinste Details sichtbar zu machen.

Wien (TU). – Ins Gehirn hineinschauen zu können ist ein alter Traum der
Wissenschaft. Moderne bildgebende Techniken wie die
Magnetresonanztomografie zeigen Gehirne zwar sogar bei der Arbeit, sind
aber noch sehr weit von der Darstellung einzelner Hirnzellen entfernt.
Um zu sehen, wie sich die Nervenzellen verzweigen und mit ihren
Nachbarzellen in Kontakt treten, sind die HirnforscherInnen bisher auf
zweidimensionale anatomische Präparate angewiesen.

Hans-Ulrich Dodt, Professor und Leiter der Abteilung Bioelektronik am
Institut für Festkörperelektronik der Technischen Universität (TU) Wien,
arbeitet seit knapp vier Jahren an einer völlig neuen Methode, Gehirne
unter dem Mikroskop bis in kleinste Details zu analysieren. Dafür macht
er beispielsweise komplette Mäusegehirne nahezu völlig durchsichtig.
„Wir passen den Brechungsindex des Hirngewebes mit einer öligen
Flüssigkeit so an die Umgebung an, dass die Gehirne transparent werden“,
erklärt er seine Methode. So kann Dodt detaillierte dreidimensionale
Bilder bis hinunter zu einzelnen Nervenzellen mit ihren Zellkörpern und
den weit verzweigten Fortsätzen machen. Seine Bilder von Gehirnen lassen
auf einen Blick erahnen, wie komplex das Nervennetz verschaltet ist.

Schnittebenen aus Laserlicht

„Wir können mit unserer Methode seit kurzem sogar die kleinen
Verdickungen an den Dendriten, die so genannten Spines, sichtbar
machen“, freut sich der Forscher. Möglich wird das mit einem
ausgeklügelten High-Tech-Mikroskop, das mit Laserlicht einzelne
Schichtbilder der transparenten Gehirne macht. „Obwohl das Gewebe fast
komplett durchsichtig ist, streut das Licht des Lasers an vielen
Hirnstrukturen wie etwa dem Myelin“, sagt Dodt, und er erklärt weiter:
„Der Laser strahlt sein Licht von der Seite in verschiedenen Höhen
flächig ein, und von oben machen wir mit einer sehr lichtempfindlichen
Optik digitale Schichtbilder.“ Im Computer setzen Dodt und sein Team die
einzelnen Gehirnschichten dann zu einem räumlichen Bild zusammen.

Nobelpreisgekrönte Technik weiterentwickelt

Für seine Technik kombinierte Dodt zwei Verfahren, die beide schon seit
knapp hundert Jahren bekannt sind. Er entwickelte einerseits die
Ultramikroskopie weiter, für die ihr Erfinder, der österreichische
Chemiker Richard Zsigmondy, im Jahr 1925 den Nobelpreis für Chemie
verliehen bekam. Der größte Unterschied zu Zsigmondys ursprünglicher
Technik ist, dass Dodt Laserlicht verwendet. „Mit dem Laser können wir
viel dünnere Schichten beleuchten, die zudem eine vergleichsweise große
Fläche abdecken“, erklärt er. Andererseits verwendet Dodt die auf das
Jahr 1914 zurückgehenden Techniken des deutschen Anatomen Werner
Spalteholz, Gewebe transparent zu machen. Die Steuerung von Dodts
Lasermikroskop und die Verarbeitung der damit gemachten Bilder passieren
vollautomatisch, die Computersoftware dafür haben er und sein Team
selbst programmiert.

Forschung für die Medizin

Neben der Entwicklung neuer Grundlagen für bildgebende Methoden arbeitet
Dodt auch an Projekten für die medizinische Anwendung. So analysiert er
die Bildung der so genannten Beta-Amyloid-Plaques, die in der Entstehung
von Alzheimer eine entscheidende Rolle spielen. In einem anderen Projekt
untersucht er in Zusammenarbeit mit Kollegen von der Medizinischen
Universität Wien die Entstehung von multipler Sklerose. Bei dieser
Krankheit wird durch der Abbau der Myelinscheide, die normalerweise
einzelne Nervenfasern wie eine Isolierschicht umschließt, die Leitung
von Nervensignalen stark verlangsamt oder gar völlig unterbrochen.

Videolinks:
Axone Dendriten Spines:
http://www.tuwien.ac.at/flash_video/09dodt_axone_dendriten_spines
Cortex Hippocampus:
http://www.tuwien.ac.at/flash_video/09dodt_cortex_hippocampus
Ganzes Gehirn: http://www.tuwien.ac.at/flash_video/09dodt_gehirn_ganz

Links:
http://www.fke.tuwien.ac.at
http://www.fke.tuwien.ac.at/bioelectronics
http://www.meduniwien.ac.at/cbr/departments/sect-bioelectronics

Rüchfragehinweis:
Univ.Prof. Dipl.-Phys. Dr.med.
Hans Ulrich Dodt
Technische Universität Wien
Institut für Festkörperelektronik
Floragasse 7
A-1040 Wien
T +43-1-58801-36260
T +43-1-4277-62806
E hans.ulrich.dodt+e362@tuwien.ac.at
www.fke.tuwien.ac.at

Aussender:
Mag. Klaus Wassermann
scifactory – science
& technology communication
Untere Weissgerberstrasse 30/18
A-1030 Wien
T +43-664-6366315
E klaus.wassermann@scifactory.at
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