Konfokales Mikroskop

• Fachliche Zuordnung: Neurowissenschaften
• Förderung: Förderung in 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 538923994

Die Steuerung von Bewegungen, die Reaktion auf Umweltinformationen, die Bildung von Erinnerungen ... all unsere Aktivitäten hängen von der Funktion des Nervensystems ab. Die außergewöhnlichen Fähigkeiten, die das Nervensystem im Laufe der Evolution erworben hat und die diese Handlungen unterstützen, beruhen auf der präzisen Architektur der einzelnen Zellen des Nervensystems und ihrer Interaktionen zur Bildung von funktionellen Netzwerken. Die Struktur der einzelnen Neuronen und die Verbindungen zwischen den Neuronen zu Ensembles entstehen während der Entwicklung des Individuums, sie können sich bis ins Erwachsenenalter des Tieres plastisch verändern und im Alter beschädigt oder abgebaut werden. Wir untersuchen, wie Neuronen während ihrer Entwicklung ihre komplexen und neurontypspezifischen Morphologien ausbilden. Dies sind dynamische Prozesse mit komplexen räumlichen und zeitlichen Dimensionen, die nur in vivo angegangen werden können. Um ihre zellulären und molekularen Mechanismen aufzuklären, verwenden wir die Fruchtfliege Drosophila melanogaster, wobei wir die Vorteile ihrer kurzen Entwicklungszeit, der Transparenz der Larvenkutikula und der einfachen genetischen Manipulation nutzen. Um die Aspekte der Zelldynamik zu visualisieren, beantragen wir ein konfokales Mikroskop für meine neu eingerichtete Professur an der RWTH. Das beantragte Mikroskop wird unsere Arbeit unterstützen, indem es die morphologischen Veränderungen von Neuronen in vivo innerhalb von Sekunden aufnimmt, sowie die dynamische subzelluläre Verteilung von molekularen Faktoren während dieser Prozesse. Um eine langfristige In-vivo-Bildgebung der Zelldynamik zu ermöglichen, ist es wichtig, dass der Setup eine hohe räumliche und zeitliche Auflösung mit einer hochempfindlichen Detektion kombiniert, um die vom Tier erlittene Beleuchtung zu minimieren. Zusätzlich zur Analyse einzelner Zellen im sich entwickelnden Tier untersuchen wir, wie Neuronen miteinander interagieren, um funktionelle Schaltkreise zu bilden. Die dreidimensionale Architektur dieser Interaktionen erfordert zusätzlich schnelle volumetrische Scans, die durch ein piezogesteuertes z-Stepping ermöglicht werden. Um die funktionellen Verbindungen zwischen Neuronen in Schaltkreisen, ihre Plastizität und ihren möglichen Abbau bei degenerativen Zuständen zu untersuchen, klären wir darüber hinaus die molekulare Organisation von Synapsen innerhalb von Schaltkreisen auf. Angesichts der Größe von Synapsen und des relativen Abstands einzelner molekularer Komponenten innerhalb der Synapsen wird der gewünschte Aufbau eine Superresolution-Bildgebung mit mehreren Detektionskanälen gleichzeitig ermöglichen. Dieses Mikroskop wird ein Schlüsselinstrument für fast jedes Projekt in meinem Labor an der RWTH sein. Daher sind seine Anpassungsfähigkeit an das breite Spektrum der im Antrag beschriebenen Anwendungen sowie seine einfache Wartung und das Vorhandensein eines erreichbaren Supports von entscheidender Bedeutung.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Konfokales Mikroskop
• Gerätegruppe: 5090 Spezialmikroskope
• Antragstellende Institution: Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
• Leiterin: Professorin Dr. Gaia Tavosanis