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Bildgebung: Schattenriss des Gehirns

Mit einem speziellen Mikroskopierverfahren können Forscher neuronale Verschaltungen exakt nachverfolgen. Das Besondere daran: Die Nervenzellen selbst bleiben im Dunkeln.
Hirn­gewebeLaden...

Das menschliche Gehirn ist wohl eines der rätselhaftesten biologischen Gebilde, das man sich vorstellen kann; eine Art Supercomputer und Riesenbibliothek in einem, dazu in der Lage, sich selbst und seine Umwelt aktiv zu erforschen und zu manipulieren. In einem Volumen von lediglich eineinhalb Litern beherbergt es rund 80 Milliarden Nervenzellen vielfältigster Art, deren weit verzweigte Fortsätze  – Dendriten und Axone – zusammengenommen mehrere hunderttausend Kilometer lang sind. Dazu kommen noch einmal so viele Gliazellen, die dem Nervensystem unter anderem als Stützgerüst, Isoliermaterial, Nährstofftransporter und Schutzschild dienen.

Jede einzelne Nervenzelle bildet tausende spezialisierte Kontaktstellen zu anderen Zellen, so genannte Synapsen, über die sie elektrische Signale in Sekundenbruchteilen austauschen kann. Stellt man sich das Gehirn als Erdkugel vor und die Neurone als Menschen, würde sie zehnmal mehr Einwohner beherbergen als unsere Welt, und jeder würde pausenlos hunderte Telefonate gleichzeitig führen.

Von einem lückenlosen Verständnis unseres Denkorgans sind wir noch Lichtjahre entfernt. Und solange wir nicht in der Lage sind, die Aktivität aller Nervenzellen zu messen, geschweige denn alle Hirnfunktionen in einem Computer nachzubilden, gilt in den Neurowissenschaften die allgemeine Devise: Wenn wir die komplexe Funktion nicht verstehen können, sollten wir wenigstens versuchen, die zu Grunde liegende Struktur aufzuklären …

8/2019

Dieser Artikel ist enthalten in Gehirn&Geist 8/2019

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  • Quellen

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Godin, A. G. et al.: Single-nanotube tracking reveals the nanoscale organization of the extracellular space in the live brain. Nature Nanotechnology 12, 2017

Hell, S. W.: Nanoscopy with focused light (Nobel Lecture). Angewandte Chemie International Edition in English 54, 2015

Hrabetova, S. et al.: Unveiling the extracellular space of the brain: From super-resolved microstructure to in vivo function. Journal of Neuroscience 38, 2018

Mansfield, P.: Snapshot magnetic resonance imaging (Nobel lecture). International Edition in English 43, 2004

Pfeiffer, T. et al.: Chronic 2P-STED imaging reveals high turnover of dendritic spines in the hippocampus in vivo. Elife 7, 2018

Tønnesen, J. et al.: Super-Resolution Imaging of the extracellular space in living brain tissue. Cell 172, 2018