23. April 2023
Exner Lectures 2023 – Johann Georg Danzl (Institute of Science and Technology Austria)
Die unglaublich komplexe Anordnung von Nervenzellen im Hirngewebe und die Übertragung von Informationen zwischen ihnen an Synapsen bilden die Grundlage des informationsverarbeitenden Netzwerks des Gehirns, das aus ~86 Milliarden Neuronen im menschlichen Gehirn mit jeweils Tausenden von synaptischen Verbindungen besteht.
Die Lichtmikroskopie ist ein vielversprechender Ansatz, um die Zusammenhänge zwischen der Funktion des Gehirns und seiner zellulären Architektur zu entschlüsseln, da sie die molekularen Mechanismen sichtbar machen kann und sogar die Beobachtung lebender biologischer Proben und ihrer Aktivität ermöglicht. Die Auflösung ist jedoch durch die Beugung der Lichtwellen auf einige hundert Nanometer begrenzt, was viel zu grobkörnig ist, um die dicht beieinander liegenden zellulären Strukturen im Hirngewebe zu unterscheiden. Selbst mit der superauflösenden optischen Bildgebung, die eine viel bessere Auflösung bietet und bis in den Nanometerbereich reicht, war die Rekonstruktion der zellulären Architektur des Hirngewebes bisher unerreichbar.
Ich werde die neuartigen Technologien erörtern, die wir entwickeln, um die derzeitigen Beschränkungen in Bezug auf Auflösung, Kontrast und Markierung zu überwinden und die zelluläre Struktur des Hirngewebes bis auf die Ebene einzelner Synapsen zu visualisieren, und wie wir dies im lebenden System und über die verschiedenen Organisationsebenen hinweg tun. Dabei verfolgen wir einen wirklich interdisziplinären Ansatz, der optische Entwicklungen, fortschrittliche Probenvorbereitung und Deep-Learning-basierte Bildanalyse integriert, um letztlich neue Erkenntnisse darüber zu gewinnen, wie das Gehirn funktioniert und wie sich seine Struktur im Laufe der Zeit entwickelt.
