Gerät für die Multipatch-Analyse der Aktivität von bis zu acht Nervenzellen. © Jannis Keil
Herr Larkum, Sie sitzen mit dem Exzellenzcluster NeuroCure in einem beeindruckenden Forschungsgebäude an der Charité – dem Charité CrossOver. Hier gibt es sehr kompliziert aussehende Geräte, unter anderem das Mikroskop vom Kampagnenmotiv, das an einen Roboterkraken mit acht Armen erinnert. Was genau passiert in den Forschungslaboren damit?
Das Gerät heißt Octapatch und hat tatsächlich acht Arme, an denen jeweils eine winzige Pipette angebracht ist. Damit untersuchen verschiedene Forschungsteams an der Charité und aus dem Exzellenzcluster NeuroCure lebendes Gehirngewebe in der Petrischale unter dem Mikroskop. Mit den Spitzen der sehr feinen Pipetten docken wir an einzelne Nervenzellen an und messen deren Aktivität. Weil wir acht Pipetten haben, können wir acht Zellen gleichzeitig untersuchen und so feststellen, welche der Zellen direkt miteinander verbunden sind, wie sie untereinander kommunizieren und wie sie sich beeinflussen.
Diese Technik nennt sich „Patch-Clamp-Methode“ und ist der Goldstandard zur Messung von elektrischen Aktivitäten innerhalb von Nervenzellen. „Patch“ steht dabei für einen Ausschnitt der Zellmembran, „clamp“ für „befestigen“. Durch einen Unterdruck wird ein Stück der Zellmembran in die Pipette eingesaugt. So können wir elektrochemische Signale, die die Zellen über spezielle Öffnungen in der Zellmembran weiterleiten, sehr genau messen und auch Aktivitäten stimulieren.
Warum schauen Sie sich diese Zellen und ihre Verbindungen so genau an?
Eines der wichtigsten und schwierigsten Ziele der heutigen Neurowissenschaften ist es herauszufinden, wie die einzelnen Neuronen – also die Nervenzellen im Gehirn – miteinander verbunden sind. Denn nur so können wir verstehen, wie das Gehirn funktioniert. Neuronen besitzen einen Zellkörper und zahlreiche, fein verästelte Fortsätze – die Axone und Dendriten. Mithilfe der Axone, die sich mit den Dendriten verbinden, kommunizieren die Zellen miteinander. So verarbeitet das Gehirn Reize und Informationen.