Direkt zum Inhalt

Optogenetik: Licht ins Neuronendickicht

Die Gentechnik beschert den Neurowissenschaften mächtige neue Werkzeuge: Einzelne Neurone oder ganze Hirnschaltkreise lassen sich per Lichtschalter an- und ausknipsen - vielleicht bald auch beim Menschen.
Methoden der HirnforschungLaden...
Die Grünalge Chlamydomonas reinhardtii gehört zu den simpelsten Organismen der Welt. Sie besteht aus einer einzigen, wenige ­Mikrometer großen Zelle. Auf einer Seite hat sie zwei fadenähnliche Fortsätze, mit deren Hilfe sie sich in Wasser und Schlamm fortbewegt. Biologen schätzen die Alge schon lange als leicht zu züchtendes Versuchsobjekt – doch seit Kurzem interessieren sich auch Hirnforscher für den Einzeller. Denn der so primitiv erscheinende Winzling könnte die Erforschung von Geist und Bewusstsein beflügeln.
Der Grund ist ein lichtempfindliches Molekül, das man bislang nur in der Zellmembran dieser Spezies fand: das Kanalrhodopsin. Wenn kurzwelliges Licht darauf trifft, verformt es sich und bildet rasend schnell einen Tunnel, durch den elektrisch geladene Teilchen von außerhalb in die Zelle einströmen. Der Fluss der Ionen verändert die Spannung an der Membran – ähnlich wie bei Nervenzellen, bevor sie ein elektrisches Signal abgeben.
Genau deshalb haben Neurobiologen den Kanal auch für sich entdeckt: Sie schleusen das Protein aus der Alge und ähnliche Moleküle, die sie unter anderem in Bakterien fanden, in menschliche oder tierische Nervenzellen ein ...
März 2011

Dieser Artikel ist enthalten in Gehirn&Geist März 2011

Kennen Sie schon …

Neuroprothesen - Wenn Mensch und Maschine verschmelzen

Spektrum Kompakt – Neuroprothesen - Wenn Mensch und Maschine verschmelzen

Forscher und Ärzte testen immer mehr Anwendungen für Gehirn-Computer-Schnittstellen und Neuroimplantate - und helfen so Patienten, denen sonst kaum Behandlungen zur Verfügung stehen.

05/2019

Spektrum - Die Woche – 05/2019

In dieser Ausgabe widmen wir uns einer Schlafepidemie, Geschichten und Wilhelm II.

04/2019

Spektrum - Die Woche – 04/2019

In dieser Ausgabe widmen wir uns den Alpen, der Antarktis und E-Sports.

Lesermeinung

Beitrag schreiben

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Leserzuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Leserzuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmer sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Ausgewählte Lesermeinungen können ohne separate Rücksprache auch in unseren gedruckten und digitalen Magazinen veröffentlicht werden. Vielen Dank!

  • Quellen
Adamantidis, A. R. et al.: Neural Substrates of Awakening Probed with Optogenetic Control of Hypocretin Neurons. In: Nature 450, 420-424, 2007

Busskamp, V. et al.: Genetic Reactivation of Cone Photoreceptors Restores Visual Responses in Retinitis Pigmentosa. In: Science 329, S. 413-417, 2010

Claridge-Chang, A. et al.: Writing Memories with Light-Addressable Reinforcement Circuitry. In: Cell 139, S. 405-415, 2009

Clyne, J. D. et al.: Sex-Specific Control and Tuning of the Pattern Generator for Courtship Song in Drosophila. In: Cell 133, S. 354-363, 2008

Gunaydin, L. A. et al.: Ultrafast Optogenetic Control. In: Nature Neuroscience 13, S. 387-392, 2010

Kravitz, A. V. et al.: Regulation of Parkinsonian Motor Behaviours by Optogenetic Control of Basal Ganglia Circuitry. In: Nature 466, S. 622-626, 2010

Nagel, G. et al.: Light Activation of Channelrhodopsin-2 in Excitable Cells of Caenorhabditis elegans Triggers Rapid Behavioral Responses. In: Current Biology 15, S. 2279-2284, 2005

Nagel, G. et al.: Channelrhodopsin-1: A Light-Gated Proton Channel in Green Algae. In: Science 296, S. 2395-2398, 2002