Das Studium des sich entwickelnden Gehirns eines lebenden Tieres galt lange Zeit als nahezu unmögliche Aufgabe, da das komplizierte Gewirr von Neuronen und die riesigen labyrinthartigen Verbindungswege in Echtzeit abgebildet werden müssen.
Jetzt haben Forscher der Yale School of Medicine eine Kombination aus Computer- und Mikroskopietechniken verwendet, um diesen zuvor undurchdringlichen Prozess zu beobachten, wie er sich in einem lebenden Nematoden, C. elegans .
Diese Tiere werden oft in der Forschung verwendet, da sie trotz ihrer relativ einfachen Biologie wichtige molekulare und genetische Eigenschaften mit Menschen teilen.
„Früher konnten wir einzelne Zellen oder kleine Zellgruppen im Zusammenhang mit dem lebenden C untersuchen. elegans , und für relativ kurze Zeiträume“, sagte der leitende Forscher Mark Moyle, ein assoziierter Forscher in Neurowissenschaften an der Yale School of Medicine. „Es war eine atemberaubende Erfahrung, jetzt stundenlang beobachten zu können, wie sich die Entwicklung über das gesamte Gehirn des Organismus entfaltet, und diesen hoch orchestrierten Tanz zu visualisieren.“
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Die Forscher fanden heraus, dass neuronale Prozesse im Gehirn des Wurms in Schichten organisiert sind, die jeweils spezifische Schaltkreise enthalten, die mit unterschiedlichen Verhaltensweisen verknüpft sind.
Mithilfe der hochauflösenden Lichtblattmikroskopie konnten sie die Wege einzelner Zellen im Verlauf der Entwicklung des Organismus verfolgen und so untersuchen, wie diese Zellen dabei helfen, den Aufbau des Gehirns zu choreografieren.
Das Gehirn ist wie eine Stadt wie London organisiert, sagen sie, mit Gebieten wie der City of London oder Soho, die so organisiert sind, dass sie die spezifischen Funktionen von Finanzen und Unterhaltung erfüllen.
„Wenn Sie die Architektur sehen, erkennen Sie, dass all dieses Wissen über das Verhalten der Tiere in der Struktur des Gehirns zu Hause ist“, sagte Prof. Daniel Colón-Ramos, Dorys McConnell Duberg-Professor für Neurowissenschaften und Zellbiologie. „Plötzlich sieht man, wie die Stadt zusammenpasst und man versteht die Beziehungen zwischen den Kiezen.“