Intravitalmikroskop mit Holographischem Photostimulator

30.06.2023 bis 01.06.2027

In der neurobiologischen Forschung hängt der Fortschritt vom Erkenntnisgewinn auf mehreren Ebenen ab. Für das mechanistische Verständnis von Gehirnfunktionen ist es notwendig, die Antworteigenschaften neuronaler Strukturen zu charakterisieren und die kausale Funktion der Strukturen nachzuweisen. Die Manipulation neuronaler Aktivität auf Ebene einzelner Neurone oder Neuronenverbünde ist hierbei ein wichtiger methodischer Ansatz und kann durch optogenetische Methoden realisiert werden. Für die Aktivierung optogenetischer Proteine werden optische Versuchsaufbauten benötigt, mit denen sich das Stimulationslicht im dreidimensionalen Raum des Nervengewebes räumlich und zeitlich präzise steuern lässt.

Wir werden einen Versuchsaufbau beschaffen, der diese Experimente ermöglicht. Über ein Zwei-Photonen-Mikroskop erhalten wir optisch hochaufgelösten Zugang zu Nervengewebe in vitro und in vivo. Über den Photostimulations-Pfad des Mikroskops werden mit Hilfe eines Spatial Light Modulators (SLM) Hologramme erzeugt, um gezielt ausgewählte Neurone im Zellverbund zu stimulieren. Hologramme sind dreidimensionale Stimulationsmuster, die durch gezielte Interferenz das Stimulationslicht nur an den gewünschten Orten entlang der optischen Achse des Mikroskops entstehen lassen. Der Versuchsaufbau ermöglicht gleichzeitiges Messen von neuronaler Aktivität (Calcium Imaging) sowie Manipulation derselben (optogenetische Holographie). Zusätzliche Anbauten ermöglichen die gleichzeitige Präsentation von Sehreizen und/oder die Aufnahme von zusätzlichen Parametern (z.B. von Augenbewegungen in vivo).

Beantragt wurden Mittel zur Beschaffung eines Intravitalmikroskops (ohne Laser) mit Holographie-Funktion und Software-Lösung zur Ansteuerung. Mit diesem Setup sind verschiedene Projekte zu visuomotorischen Funktionen der Zebrafischlarve (in vivo), dem Sehsystem in der Mausretina (ex vivo), sowie der Gedächtniskonsolidierung in der schlafenden Maus (in vivo) geplant.