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Sichtbarmachung verborgener Prozesse im Gehirn

29.11.2018 | Dünner als ein menschliches Haar ist die Sonde, mit der ein Forscherteam um Dr. Sergey Turtaev vom Leibniz-Institut für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) in Jena und der Universität Edinburgh in tief liegende Hirnregionen blicken können wie durch ein Schlüsselloch. Durch eine einzelne optische Faser werden hochaufgelöste Bilder übertragen. Auf diese Weise ist es dem Team nun gelungen, Bilder von Gehirnzellen und neuronalen Prozessen im visuellen Kortex und Hippocampus zu erhalten. Detaillierte Beobachtungen in diesen Bereichen sind entscheidend, um die Sinneswahrnehmung zu erforschen und herauszufinden, wie sich Erinnerungen bilden und wie schwere neuronale Erkrankungen wie Alzheimer entstehen. Neuronale Netzwerke in diesen inneren Regionen bei der Arbeit zu beobachten, ist mit den bisherigen Untersuchungsmethoden nicht möglich, ohne das umgebende Gewebe schwer zur schädigen. Neurowissenschaftlern eröffnet das Verfahren neue Möglichkeiten, um zu erforschen, was im Gehirn von Tieren passiert, während diese ihrerseits gerade ihre Umgebung erkunden oder eine neue Aufgabe erlernen. Bild: Sven Döring/ Agentur Focus/ Leibniz-Institut für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT).

more_grey DOI: org/10.1038/s41377-018-0094-x


Durchsichtige Fliegen

23.11.2018 | Um komplexe Nervenverbindungen ohne Zerstörungen untersuchen zu können, gibt es die elegante Methode der optischen „Klärung" der verschiedenen Gewebe in chemischen Verfahren, die das Tier durchsichtig machen. Hierzu benutzt man die Ultramikroskopie. Dabei beleuchtet man durchsichtiges Gewebe mit einem Laserstrahl, der durch spezielle optische Elemente zu einer zweidimensionalen, ebenen Fläche verbreitert wird. Diese Fläche durchdringt dann das Gewebe und regt jene fluoreszierenden Moleküle zum Leuchten an, die genau in dieser Ebene liegen. Schicht für Schicht kann man das Gewebe mit diesem Licht-Blatt durchanalysieren und schließlich aus den zweidimensionalen Einzelbildern am Computer ein dreidimensionales Modell erstellen. Einem Team an der TU Wien gelang es in Zusammenarbeit mit der Uni Wien und der Medizinischen Universität nun, mit Hilfe verbesserter Chemikaliengemische einen Weg zu finden, Drosophila-Fliegen vollständig durchsichtig werden zu lassen, ohne die fluoreszierenden Marker-Moleküle dadurch zu zerstören. Die Aufnahmen wurden durch eine bahnbrechende optische Entwicklung von Saiedeh Saghafi (TU Wien) möglich. Ihr gelang es, die Lichtblattdicke des Ultramikroskops deutlich zu verbessern. Damit hofft man, das gesamte Konnektom von Drosophila entschlüsseln zu können und mit Verhaltensmustern in Beziehung zu setzen. Bild: Marko Pende / TU Wien

more_grey DOI: org/10.1038/s41467-018-07192-z


Grundprinzipen des Denkens

15.11.2018 | Wie funktioniert das menschliche Denken? Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Kognitions- und Neurowissenschaften in Leipzig und des Kavli-Instituts für Systemische Neurowissenschaften in Trondheim, Norwegen, haben die bislang vorhandenen Puzzleteile zu einem Gesamtbild zusammengesetzt und schlagen einen neuen Ansatz vor: Unser Denken funktioniert über das Navigationssystem unseres Gehirns. Wenn wir uns in unserer Umgebung orientieren, geschieht das vor allem durch die Arbeit zweier Zelltypen in unserem Gehirn. Die Ortszellen im Hippocampus und die Rasterzellen in einem benachbarten Hirnareal, dem entorhinalen Kortex. Gemeinsam bilden sie einen Schaltkreis im Gehirn zur räumlichen Orientierung. Die Annahme ist nun, dass das Gehirn alle Informationen, die es aus der Umgebung aufnimmt, in sogenannten kognitiven Räumen (innere Karten, in denen wir mental die komplexe Realität vereinfacht anordnen) speichert. Das betrifft nicht nur rein geographische Daten, sondern vor allem auch solche über Zusammenhänge zwischen Objekten und Erfahrungen. Jedes Objekt, egal ob Personen oder Gegenstände, trägt verschiedene Eigenschaften, die sich entlang von Skalen einordnen lassen. Unsere Gedankengänge würden demnach wie Pfade durch einen Raum und entlang von geistigen Achsen verarbeitet.

more_grey DOI: dx.doi.org/10.1126/science.aat6766


Sind wir immun gegen die Genschere CRISPR-Cas9?

02.11.2018 | CRISPR-Cas9 ist eine neue, molekularbiologische Methode, die es ermöglicht, Erbgut gezielt zu verändern und somit in der Gentherapie große Hoffnungen weckt, Erbkrankheiten auf molekularbiologischer Ebene behandeln zu können. Eingriffe können in der DNA von Pflanzen, Tieren oder Menschen vorgenommen werden. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Charité – Universitätsmedizin Berlin haben jetzt Reaktionen des menschlichen Immunsystems auf CRISPR-Cas9 untersucht. Sie haben festgesellt, dass bei Menschen eine breite Immunität gegen das Protein Cas9 besteht. Um sicherzustellen, dass Zellen bedenkenlos angewendet werden können, wurde in Zusammenarbeit mit dem Berlin Center for Advanced Therapies (BeCAT) der Charité unter Leitung von Dr. Michael Schmück-Henneresse ein Test entwickelt. Damit kann zuverlässig nachgewiesen werden, dass das Risiko einer Immunreaktion gering ist. Erste klinische Versuche zeigen positive Ergebnisse.

more_grey DOI:10.1038/s41591-018-0204-6


Egoistisches Gen macht Mäuse zu Migranten

23.10.2018 | Normalerweise sorgt die Kooperation von Genen dafür, dass ein Organismus wachsen und gedeihen kann. Doch es gibt auch andere Ziele: Diese Gene wollen sich selbst weiterverbreiten und verdrängen hierfür andere. Ein solches egoistisches Supergen ist der sogenannte t-Haplotyp – ein Komplex aus mehreren gemeinsam vererbten Genen, der natürlicherweise in Hausmäusen vorkommt. Dieses Supergen verschafft sich gegenüber anderen Genen einen unfairen Vorteil bei der Vererbung: Eigentlich hat jedes Gen eine 50-Prozent-Chance vererbt zu werden. Doch Spermien, die das Supergen tragen, vergiften konkurrierende Spermien desselben Tieres und erhöhen ihre Befruchtungschance dadurch auf 90 Prozent wie durch eine Studie am Institut für Evolutionsbiologie an der Universität Zürich entdeckt wurde. Die Träger dieses Supergens wanderten mit 50% Wahrscheinlichkeit öfter aus als andere Tiere. Eine solche Migration verbreitet das Vorkommen des Supergens und sichert auch seinen Erhalt. Allerdings löscht es sich auch selbst aus, wenn es zu einer Überpopulation kommt, da z. B. Individuen, die zwei Kopien des Supergens erhalten, nicht mehr lebensfähig sind. Man könnte diese Ergebnisse zur Kontrolle von invasiven Hausmäusen verwenden. Bild: PixabayCC0.

more_grey DOI:10.1098/rspb.2018.1333

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Aktuell: Genome Editing

Aktuell: Genome Editing

Das Genome Editing verspricht uns präzise Änderungen in vivo an beliebigen Stellen im Genom vornehmen zu können. Hier liegen große Chancen – sowohl für die Forschung als auch für Anwendungen im lebenden Organismus. Der große Erfolg der CRISPR-Cas-Methodik stellt derzeit alle anderen Gene Editing-Methoden in den Schatten und beflügelt gleichzeitig die aktuellen Debatten, die in Politik und Öffentlichkeit auch zu möglichen Risiken und ethischen Aspekten geführt werden. Hintergrundbild: © Forance / stock.adobe.com

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