Die neurale Sone auf Polymer-Basis mit Latinum Elektroden zur Messung elektrischer Singale, ein Injektionskanal für Flüssigkeiten (rechteckige Öffnungen) und ein Wellenleiter zur optischen Stimulation (Bild: IMTEK/Universität Freiburg)
Individuelle Nervenzellen im Gehirn aktivieren und deaktivieren zu können ist etwas, das sich viele Neurowissenschaftler wünschen, da es ihnen helfen würde, besser zu verstehen, wie das Gehirn arbeitet. Forscher in Freiburg und Basel haben ein Implantat entwickelt, das gleichzeitig spezifische Nervenzellen genetisch modifizieren, sie mit Lichtstimuli kontrollieren und ihre elektrische Aktivität messen kann. Dieses Instrument, dass drei Funktionen vereint, bahnt den Weg für komplett neue Experimente in der Neurobiologie und somit in Freiburgs neuem Exzellenzcluster BrainLinks-BrainTools.
Birthe Rubehn und ihre Kollegen vom Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK) sowie vom Bernstein Center der Universität Freiburg und die Friedrich Miescher Institute für biomedizinische Forschung in Basel beschreiben den Prototyp des Implantats in der Zeitschrift "Lab on a Chip." Sie berichten, dass erste Experimente, in denen Mäusen der Prototyp implantiert wurde, erfolgreich waren: Das Team konnte die Aktivität der Nervenzellen im Gehirn durch Laserlichtblitze in kontrollierter Art und Weise beeinflussen.
Das Team wandte eine innovative genetische Technik an, die Nervenzellen dazu bringt ihre Aktivität durch den Einfluss von Lichteinstrahlung in unterschiedlichen Farben zu verändern. In der Optogenetik werden Gene einer bestimmten Spezies, zum Beispiel Algen, in die Genome eines anderen Organismus, zum Beispiel Mäuse, eingesetzt. Die Gene führen dazu, dass lichtempfindliche Poren für elektrisch geladene Partikel in der Nervenzellenmembran eingeschlossen werden. Diese zusätzlichen Öffnungen erlauben es Neurowissenschaftlern, die elektrische Aktivität der Zellen zu kontrollieren.
Veröffentlichung:
Rubehn B., Wolff S.B.E., Tovote P., Lüthi A. and Stieglitz T. (2013): A polymer-based neural microimplant for optogenetic applications: design and first in vivo study. Lab Chip, advance article, DOI: 10.1039/C2LC40874K
Kontakt:
Prof. Dr. Thomas Stieglitz
Laboratory for Biomedical Microtechnology
Department of Microsystems Engineering – IMTEK
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