Funktion und Struktur von Neuronen zugleich erfasst.
Die komplexen Schaltkreise von Nervenzellen mit ihren zahllosen Verzweigungen und Verknüpfungen zu untersuchen ist eine große Herausforderung für die Wissenschaft. Bisher musste man wählen: Entweder erforscht man ihre Funktion im lebenden Gewebe, oder man analysiert ihre Struktur durch speziell präpariertes, totes Gewebe im Elektronenmikroskop.
Forschern des Institute of Science and Technology (IST) Austria ist nun erstmals beides gleichzeitig gelungen. Mit einer „flash and freeze“ genannten Methode hat die Arbeitsgruppe um Peter Jonas intakte, lebende Neuronen zunächst durch einen Lichtblitz stimuliert und anschließend sofort eingefroren und strukturelle Analysen durchgeführt. Ihre Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Neuron (9. 1.) veröffentlicht.
Mit Kälte und Druck fixiert
Innerhalb von Millisekunden nach der Stimulation werden die Neuronen in eine Kammer geschossen, in der minus 196 Grad Celsius und ein Druck von 2000 bar herrschen. Dabei werden selbst kleinste Strukturen im Nanometerbereich sofort fixiert, die Probe fällt anschließend in einen Tank mit flüssigem Stickstoff und kann für die Analyse im Elektronenmikroskop vorbereitet werden.
Mit diesem Aufbau können Veränderungen in der Anatomie direkt nach der Stimulation sichtbar gemacht oder ganze Zeitreihen erstellt werden, erklärt die Erstautorin der Studie, Carolina Borges-Merjane: „Durch mehrere Momentaufnahmen können wir zeigen, wie sich die synaptischen Strukturen verändern, während ein Signal der Synapse übertragen wird.“ Die Forschenden zeigten auch, dass die Methode auf verschiedene Hirnregionen anwendbar ist und daher bei Studien an verschiedenen Synapsen im Gehirn eingesetzt werden kann. (däu)
("Die Presse", Print-Ausgabe, 11.01.2020)