Zwei-Photonen-Mikroskop
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Großgerät hat zentrale Fortschritte im Reinhart Koselleck-Projekt möglich gemacht, das funktionelle Stabilität und Plastizität in einem neuronalen Entscheidungsnetzwerk im Hinterhirn von Fischen untersucht. Die drei wichtigsten abgeschlossenen Projekte betreffen die größte Zelle des Netzwerks, die pro Fisch genau zweimal vorkommende Mauthner-Zelle. (1) Zelluläre Mechanismen 'funktioneller Stabilität'. Kühlt man einen Fisch ab, so steigt die Reaktionszeit, innerhalb der das Netzwerk eine passende Reaktion auf einen Beutegreifer auslösen kann. Gegenüber Beutegreifern mit Temperatur-unabhängigem Fangmechanismus ist dann nachweislich die Funktionalität nicht mehr gegeben. Wir haben in paralleler Registrierung des Verhaltens und des Netzwerks entdeckt, dass dieser Verlust an Funktionalität verblüffend schnell und vollständig kompensiert wird. Es gelang mit verschiedenen Imaging Ansätzen unter voller Nutzung der Möglichkeit des Großgeräts, die zellulären Prozesse dieser Wiederherstellung der Funktionalität in der Mauthner Zelle direkt zu beobachten. (2) Ein Totalverlust der Mauthner-Zelle kann nicht kompensiert werden. Prominent publizierte Ablationsversuche legten den Schluß nahe, dass der Verlust der Mauthner-Zelle kompensiert werden kann und nicht zu Einbußen in der Auslösung von Fluchtstarts führt. Wir konnten erstmals durch parallele Langzeitbeobachtung der Wallerschen Axondegeneration sowie des Fluchtverhaltens über mehrere Tage zeigen, dass diese Schlußfolgerung falsch ist und auf Unkenntnis der Geschwindigkeit der Ablationsinduzierten Degenerationsprozesse beruht hat. Tatsächlich kann ein völliger Verlust dieser speziellen Zelle auch nach Monaten nicht durch andere Zellen kompensiert werden. (3) Regenerationsfähigkeit der Mauthner-Zelle. Wir konnten widerlegen, dass das Axon der Mauthner-Zelle eine für Fische untypisch geringe Regenerationsfähigkeit habe. Die Zelle zeigt alle bekannten Regenerationsprozesse und die morphologisch und physiologische Regeneration der Zelle geht direkt mit der Wiederherstellung von Funktionalität einher. Das macht die bekannten Vorzüge dieser Zelle, parallel zu Funktionsanalysen des dadurch gesteuerten Verhaltens, voll nutzbar.
