|
Linz (jku) - ForscherInnen der Johannes Kepler Universität Linz haben ein neues Verfahren entwickelt, das
die Stimulation von Nervenzellen mittels Lichtfeld ermöglicht. Das Projekt wurde nun im renommierten Journal
„Nature Scientific Reports“ der Fachwelt präsentiert. Bereits 2016 stellte das Team um Univ.-Prof. Oliver
Bimber (Institut für Computergrafik) ein Verfahren zur volumetrischen Ausleuchtung von mikroskopischen Proben
vor. Dabei werden, mithilfe eines speziellen Lichtfeld-Mikroskops, Lichtstrahlen zu einem dreidimensionalen Beleuchtungsmuster
innerhalb der Probe gebündelt.
Einsatz in der Medizin
Einsatzgebiet dieser Technik ist die Optogenetik, in der neuronale Zellen durch gezielte Beleuchtung stimuliert
werden. Optogenetische Stimulation wurde von anderen ForscherInnen bereits erfolgreich am Gehirn bzw. an Nervenzellen
von Tieren wie Mäusen, Fischen, Fliegen und Würmern demonstriert. Ziel ist es, bestimmte Verhaltensmuster
in Versuchsobjekten auszulösen oder zu unterdrücken.
Voraussetzung der bis dato aktuellen Beleuchtungsverfahren war die exakte Position der Probenelemente. Position
und Größe einzelner Neuronen mussten vorab ermittelt werden. Eine genaue Bestimmung konnte zudem äußerst
schwierig sein bzw. war in manchen Fällen überhaupt unmöglich.
Keine Rekonstruktion nötig
Das nun an der JKU entwickelte Verfahren kommt völlig ohne die dreidimensionale Struktur der Probe aus. Die
Technik macht sich eine besondere Eigenschaft von Nervenzellen zunutze: Jedes stimulierte Neuron erzeugt einen
eindeutigen „Lichtfeld-Fingerabdruck“. Im neuen Verfahren wird die Probe, bestehend aus mehreren Neuronen, mit
speziellen Mustern beleuchtet. Die sich überlagernden „Fingerabdrücke“ werden danach durch ein mathematisches
Verfahren getrennt. Damit können anschließend neue Beleuchtungsmuster berechnet werden, die dann selektiv
einzelne Neuronen stimulieren.
Der große Vorteil: Durch die spezielle Abtastung sind eine 3D-Rekonstruktion der Probe oder die Kalibrierung
der optischen Elemente des Mikroskops nicht mehr notwendig.
|
