Bereich: Neurowissenschaften und Erkrankungen des Nervensystems

Dr. Benjamin Grewe Universität Zürich		Prof. Fritjof Helmchen Universität Zürich

Sinnesreize aus unserer Umwelt werden im Gehirn in Form von definierten elektrischen Erregungsmustern in dichten Netzwerken von Nervenzellen abgebildet. Die Informationsverarbeitung geschieht dabei innerhalb einiger Hundertstelsekunden über die Weiterleitung von Nervenzellimpulsen, deren Untersuchung Messmethoden mit hinreichend hoher zeitlicher Auflösung bedarf. Im Gegensatz zu elektrophysiologischen Methoden, die schnelle Messungen an wenigen Zellen ermöglichen, erlauben optische Verfahren – insbesondere die 2-Photonen-Mikroskopie – die Aufnahme von Aktivitätsmustern grösserer Zellpopulationen. Die Aufnahmerate war jedoch bisher auf wenige Male pro Sekunde beschränkt.

Im Rahmen dieser Arbeit ist es uns gelungen, ein neuartiges 2-Photonen Mikroskop mit speziellen Laser-Scannern zu entwickeln, das schnelle Messungen neuronaler Netzwerkaktivität im intakten Gehirn ermöglicht ( einige hundert Hertz Aufnahmerate ). Gleichzeitig kann dabei die räumliche Organisation des Netzwerks aus verschiedenen Zelltypen erfasst werden. Die Bedeutung der neuen Methode liegt darin, dass Aktivitätsmuster im normalen Gehirn sowie gestörte Informationsverarbeitung bei Hirnkrankheiten jetzt sehr viel detaillierter und umfassender auf der relevanten Zeitskala untersucht werden können.

High-speed in vivo calcium imaging reveals neuronal network activity with near-millisecond precision. Benjamin F Grewe, Dominik Langer, Hansjörg Kasper, Björn M Kampa, Fritjof Helmchen; Nat Methods. 2010 May;7(5):399-405

Forschungsarbeit
Neurowissenschaften Dr. Benjamin Grewe und Prof. Fritjof Helmchen (PDF)	268 Kb