2-Photonen Mikroskop

• Fachliche Zuordnung: Neurowissenschaften
• Förderung: Förderung in 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 546794481

Tiere interagieren tagtäglich mit einer komplexen Umwelt, in der sich die sensorischen Hinweise oft in unterschiedlichen Kombinationen überlagern. Dennoch zeigen Tiere oft erstaunliche Fähigkeiten, relevante Veränderungen in der sensorischen Umgebung zu erkennen. Im Gehirn werden sensorische Informationen durch Aktivitätsmuster bestimmter Populationen von Neuronen dargestellt. Wir nutzen das vergleichsweise kleine Gehirn der Fruchtfliege Drosophila, um zu untersuchen, wie Geruchsinformationen in höheren Gehirnzentren repräsentiert werden. Indem wir uns auf einen exemplarischen neuronalen Schaltkreis konzentrieren, der viele organisatorische und funktionelle Merkmale mit Zentren im Gehirn von Wirbeltieren, einschließlich Säugetieren, teilt, untersuchen wir, wie Codes neuronaler Aktivierung, die olfaktorische Reize darstellen, gebildet werden und wie sie modifiziert werden können. Die Muster der neuronalen Aktivierung als Reaktion auf Geruchsreize können nur im lebenden Tier aufgezeichnet werden, das verschiedenen Reizen ausgesetzt ist. Der von uns beantragte Setup wird für diese Experimente unerlässlich sein. Die Zwei-Photonen-Mikroskopie (2P-Mikroskopie) ermöglicht die Aufzeichnung dynamischer Fluoreszenzveränderungen selbst in tiefen Hirnregionen lebender Tiere - bei minimaler Invasivität. Unser Aufbau wird ein aufrechtes Mikroskop umfassen, das mit einer Technologie ausgestattet ist, die es ermöglicht, eine bestimmte Position im Fliegenhirn (PIFOC oder AODs) in aufeinanderfolgenden Sitzungen wiederzufinden. Es wird einen großen Abstand (20 cm) zwischen Objektiv und Objekttisch aufweisen, damit die Fliege, die einem Olfaktometer ausgesetzt ist, von einem Fütterer erreicht und auf einer Kugel positioniert werden kann. Es wird über einen abstimmbaren Laser verfügen, der benötigt wird, um einzelne Neuronen eindeutig zu identifizieren und gleichzeitig ihre Antworten auf Geruchsreize zu erfassen, und um für künftige Entwicklungen gerüstet zu sein. Wir werden volumetrische Scans mit Volumina von bis zu 50 Mikrometern durchführen. Hierfür benötigen wir eine hohe Scangeschwindigkeit (Galvo- und Resonanzscanner in Kombination mit PIFOC oder akusto-optischen Deflektoren). Das in unserem Präparat detektierte funktionelle Signal ist eine Änderung der Fluoreszenzintensität eines genetisch kodierten Indikators für die Kalzium-Konzentration. Die Signalstärke ist gering und erfordert hochempfindliche Detektoren. Darüber hinaus verwenden wir einen zweiten fluoreszierenden Strukturmarker, um einzelne Zellen zu identifizieren. Daher wird der Aufbau 2 hochempfindliche Photomultiplier umfassen. Das 25X-Objektiv wird eine hohe numerische Apertur (N.A. 1,1) und einen großen Arbeitsabstand (2,0 mm) aufweisen. Zur Lokalisierung der Probe wird ein Epifluoreszenzmikroskop entlang des gleichen Lichtwegs benötigt.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: 2-Photonen Mikroskop
• Gerätegruppe: 5090 Spezialmikroskope
• Antragstellende Institution: Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
• Leiterin: Professorin Dr. Gaia Tavosanis