Detailseite
Projekt
2-Photonen-Mikroskopie-System für in-vivo Studien
Fachliche Zuordnung
Neurowissenschaften
Förderung
Förderung in 2019
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 432704004
Die Kenntnis fundamentaler Funktionen des Gehirns stellt wichtiges Grundlagenwissen dar, das auch für Anwendungen in Gesundheit und Robotik von entscheidender Wichtigkeit ist. Das Gehirn entwickelte sich zur Kontrolle der Fortbewegung, und die Synchronisation zwischen Bewegung und ihren sensorischen Folgen fand schon immer statt. Weiterhin wird sensorisches Feedback parallel durch die verschiedenen Sinne zeitgleich erfasst, einschließlich visueller, propriozeptver, vestibulärer und mechanischer Sensorik. Diese Kopplung zwischen Aktion und Wahrnehmung ist eine Konstante, die die Funktionsweise des Gehirns im Verlauf der Evolution geprägt hat.Die neu eingerichtete Professur von Andrew Straw untersucht neuronale Schaltkreise und Verhaltensalgorithmen im Kontext von sich frei bewegenden Tieren, insbesondere des wichtigen genetischen Modellorganismus Drosophila. Durch die Entwicklung fortschrittlichster technischer Systeme gelang es Straw modernste Verhaltensforschung mit genetischen Methoden der neuronalen Schaltkreisanalyse zu verbinden. In 2014 entwickelten sie das "Fly Mind Altering Device": ein Laser wird hierbei mit höchster Präzision auf einer sich frei bewegenden Fliege gerichtet. Auf diese Weise aktivierten Straw und Kolleg*innen eine Gruppe von Neuronen die optogenetische oder thermogenetische Aktuatoren neuronaler Aktivität exprimierten. Im Jahr 2017 veröffentlichten sie ein Virtual-Reality-System für Tiere, die sich frei bewegen. Diese Technik ermöglicht die Einbettung von Fliegen, Fischen und Mäusen in komplexe visuelle Szenen, die sich entsprechend der Eigenbewegung der Tiere verändern. Beide technische Entwicklungen legten jeweils den Grundstein für neue wissenschaftlichen Ergebnissen. da sich frei bewegenden Tiere experimentell untersucht werden konnten. Vor diesen Entwicklungen konnten ähnliche Methoden nur in immobilisierten Tieren angewendet werden. Diese Techniken und ihre Weiterentwicklungen werden heute in vielen Labors auf der ganzen Welt eingesetzt.Dieser Antrag sieht die Anschaffung eines Zwei-Photonen-In-Vivo-Mikroskops vor, das für den weiteren wissenschaftlichen und technischen Fortschritt in Straws Labor unerlässlich ist. Unter Verwendung von Hochdurchsatz-Screening kombiniert mit neurogenetischen Methoden und Virtual Reality in frei fliegende Fliegen, hat die AG Straw zahlreiche Neurone identifiziert, die an der visuo-motorischen Kontrolle beteiligt sind. Kalziumimaging in diesen Neuronen während visueller Stimulation wird es uns ermöglichen, die Antworteigenschaften und Funktionen dieser Neuronen zu entschlüsseln und Physiologie von neuronalen Schaltkreisen mit naturalistischer Verhaltensleistung zu verbinden. Um nach visueller Stimulation und Manipulation auch Messungen neuronaler Aktivität in frei beweglichen Tieren durchführen zu können, soll basierend auf einem kommerziellen 2-Photonen-Mikroskopie-System ein neues und einzigartiges Gerät entwickelt werden, das dies ermöglicht.
DFG-Verfahren
Forschungsgroßgeräte
Großgeräte
2-Photonen-Mikroskopie-System für in-vivo Studien
Gerätegruppe
5090 Spezialmikroskope
Antragstellende Institution
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
