Link zum MPI

Dr. Arjan Vink
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Telefon:+49 69 850033-2900Fax:+49 69 850033-2999

Max-Planck-Institut für Hirnforschung, Frankfurt am Main

Florian Frisch
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Telefon:0351-210 2840

Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik, Dresden

Multimedia

Optogenetik – Licht geht auf die Nerven

Lichtschalter im Gehirn

Lichtschalter im Gehirn

Die Entdeckung lichtempfindlicher Proteine in der Membran von Bakterien sorgte in den 1970er Jahren für eine große Überraschung – zumindest in Fachkreisen. Dass sich diese Membranproteine jedoch einmal zu einem begehrten Werkzeug in der Neurobiologie entwickeln würden, ahnte zunächst niemand. Heute können Neurowissenschaftler mit ihrer Hilfe einzelne Nervenzellen via Licht an- und abschalten und so die neuronale Kommunikation in den Netzwerken des Gehirns untersuchen. Aber die Anwendungsmöglichkeiten gehen noch viel weiter: Die Wiederherstellung der Sehfähigkeit bei degenerativen Netzhauterkrankungen könnte eine der vielversprechendsten klinischen Anwendungen der Optogenetik werden.
Forscher steuern Schwimmverhalten von Spermien mit lichtempfindlichem Enzym. Mit der Optogenetik können Wissenschaftler nicht nur den Einstrom von Ionen in Nervenzellen und damit deren Aktivität kontrollieren, sondern auch Signalwege in anderen Zelltypen.

Optogenetik macht unfruchtbare Mäuse wieder fruchtbar

Forscher steuern Schwimmverhalten von Spermien mit lichtempfindlichem Enzym. Mit der Optogenetik können Wissenschaftler nicht nur den Einstrom von Ionen in Nervenzellen und damit deren Aktivität kontrollieren, sondern auch Signalwege in anderen Zelltypen. [mehr]
Großes Bewegungstalent besitzt eine wenige Tage alte Zebrafischlarve noch nicht – kurze, heftige Schwanzschläge, viel mehr ist nicht drin. Herwig Baier vom Max-Planck-Institut für Neurobiologie reicht das schon. Ein einfaches und vor allem durchsichtiges Gehirn ist für ihn wichtiger, schließlich will er einzelne Nervenzellen mit Licht an- und ausschalten und so herausfinden, wie das Gehirn Bewegungen und Verhalten steuert.

Fremdgesteuert

Großes Bewegungstalent besitzt eine wenige Tage alte Zebrafischlarve noch nicht – kurze, heftige Schwanzschläge, viel mehr ist nicht drin. Herwig Baier vom Max-Planck-Institut für Neurobiologie reicht das schon. Ein einfaches und vor allem durchsichtiges Gehirn ist für ihn wichtiger, schließlich will er einzelne Nervenzellen mit Licht an- und ausschalten und so herausfinden, wie das Gehirn Bewegungen und Verhalten steuert. [mehr]
Die einzellige Grünalge Chlamydomonas reinhardtii sieht nicht viel mit ihrem nur aus licht-empfindlichen Rhodopsin-Molekülen bestehenden Auge. Das Algenrhodopsin hat es aber trotzdem in sich. Es hat in den letzten Jahren eine Revolution in der Neurobiologie ausgelöst. Ernst Bamberg vom Max-Planck-Institut für Biophysik hat mitgeholfen, es berühmt zu machen.

Moleküle maßgeschneidert

Die einzellige Grünalge Chlamydomonas reinhardtii sieht nicht viel mit ihrem nur aus licht-empfindlichen Rhodopsin-Molekülen bestehenden Auge. Das Algenrhodopsin hat es aber trotzdem in sich. Es hat in den letzten Jahren eine Revolution in der Neurobiologie ausgelöst. Ernst Bamberg vom Max-Planck-Institut für Biophysik hat mitgeholfen, es berühmt zu machen. [mehr]
Die Entdeckung eines Sehpigments in der Zellmembran eines Archaebakteriums Anfang der 1970er-Jahre ist der Neugier eines Wissenschaftlers zu verdanken: Jahrelang wollte man Dieter Oesterhelt nicht glauben. 40 Jahre nach seinen bedeutenden Arbeiten am Max-Planck-Institut für Biochemie avancieren Bacteriorhodopsin und das aus einer einzelligen Grünalge stammende Channelrhodopsin zu neuen neurobiologischen Werkzeugen.

Einzeller bringen Licht in die Neurobiologie

Die Entdeckung eines Sehpigments in der Zellmembran eines Archaebakteriums Anfang der 1970er-Jahre ist der Neugier eines Wissenschaftlers zu verdanken: Jahrelang wollte man Dieter Oesterhelt nicht glauben. 40 Jahre nach seinen bedeutenden Arbeiten am Max-Planck-Institut für Biochemie avancieren Bacteriorhodopsin und das aus einer einzelligen Grünalge stammende Channelrhodopsin zu neuen neurobiologischen Werkzeugen. [mehr]
Beim Lernen speichert das Gehirn neue Informationen, indem es die Verbindungsstärke zwischen Nervenzellen verändert. Forschern haben erstmals nachgewiesen, dass beim Lernen hemmende Nervenzellen zumindest teilweise blockiert werden müssen. Sind die hemmenden Nervenzellen weniger aktiv, beschleunigt sich das Lernen.

Lernbremsen im Gehirn

Beim Lernen speichert das Gehirn neue Informationen, indem es die Verbindungsstärke zwischen Nervenzellen verändert. Forschern haben erstmals nachgewiesen, dass beim Lernen hemmende Nervenzellen zumindest teilweise blockiert werden müssen. Sind die hemmenden Nervenzellen weniger aktiv, beschleunigt sich das Lernen. [mehr]
Durch eine neuartige Kombination aus sogenannter Lichtblatt-mikroskopie und intelligenten Bildbearbeitungsmethoden können Forscher hochaufgelöste Standbilder von Zebrafischherzen erzeugen. Mithilfe der Optogenetik können sie zudem die Herzzellen so manipulieren, dass diese auf Licht reagieren – so lässt sich der Herzschlag durch Licht anhalten und wieder anstoßen.

Herzschlag in 3D

Durch eine neuartige Kombination aus sogenannter Lichtblatt-mikroskopie und intelligenten Bildbearbeitungsmethoden können Forscher hochaufgelöste Standbilder von Zebrafischherzen erzeugen. Mithilfe der Optogenetik können sie zudem die Herzzellen so manipulieren, dass diese auf Licht reagieren – so lässt sich der Herzschlag durch Licht anhalten und wieder anstoßen. [mehr]
Die Beute wird bereits von den Zellen der Zebrafisch-Netzhaut erkannt. Die Zellen geben diese Informationen dann an eine Hirnregion mit bislang unbekannter Aufgabe weiter. Hier werden dann die entsprechenden Schwimmbewegungen eingeleitet.

Zebrafische jagen punktgenau

Die Beute wird bereits von den Zellen der Zebrafisch-Netzhaut erkannt. Die Zellen geben diese Informationen dann an eine Hirnregion mit bislang unbekannter Aufgabe weiter. Hier werden dann die entsprechenden Schwimmbewegungen eingeleitet. [mehr]
 
loading content