Mach mit bei unserer Forschung!

Mach mit bei unserer Forschung!
Schülerinnen und Schüler für die Unterstützung unseres Projekts gesucht
3D-Rekonstruktion des Gehirns der Essigfliege
Drosophila melanogaster
Um eine Vorstellung von der Verschaltung von
Hirnnerven in einem Insektengehirn zu erhalten,
werden mikroskopische Schnittserien des Gehirns
im Computer digitalisiert und mit Bildverarbeitungsprogrammen
interaktiv
bearbeitet.
Die
mikroskopischen Aufnahmen enthalten spezifische
Färbungen von Gehirnbereichen und einzelnen
Nervenzellen. Dabei werden die Strukturmerkmale
der Zellen bestimmt, deren Profile aufgegliedert
und Computermodelle der Nervennetze erstellt.
Insbesondere wollen wir elektronenmikroskopische
Aufnahmen verwenden, in denen die Profile, also
die Axone (schlauchartige Zellfortsätze) und
Dendriten
(verästelte
Zellfortsätze)
der
Nervenzellen in höchster Auflösung dargestellt
sind. Diese möchten wir individuell erkennen und
rekonstruieren. Von diesen Rekonstruktionen wird
dann ein 3D-Computermodell erstellt.
Hintergrund: Ökologie der Fliege
Insekten benötigen genau wie wir Menschen ein effizientes Gehirn, um zu überleben. Die
Essigfliege, die wir besonders im Sommer in unserer Küche an reifem Obst beobachten können,
ist da keine Ausnahme. Sie orientiert sich vornehmlich mit ihrem Geruchsinn, braucht aber als
fliegendes Insekt ebenfalls gut ausgebildete Augen.
Das Nervensystem der Fliege ist sehr klein, dennoch besteht es wie auch das Nervensystem
der Säugetiere aus dem Gehirn und einem peripheren Nervennetz, dem sogenannten
Strickleiternervensystem. Die kleinsten Einheiten des Gehirns sind die Nervenzellen bzw. die
Neuronen. Die Art und Weise, wie diese miteinander über Synapsen verknüpft sind, bestimmt
letzten Endes das Verhalten des Tieres. Dabei sind die Nervenzentren des Auges (räumliche
Orientierung, Navigation beim Fliegen) ganz anders aufgebaut als die olfaktorischen Zentren
(Geruchszentren: Aufspüren von Nahrung, sexuelle Kommunikation, Vermeidung von
Gefahren).
Die olfaktorischen Gehirnzentren (Antennalloben) und die an der Peripherie des Gehirns
liegenden Riechlappen sind für den Geruchsinn ausgebildet. Hier werden olfaktorische
(geruchliche) Informationen über mögliche Futterquellen, Paarungspartner oder Gefahren
koordiniert und an das Zentralnervensystem übermittelt.
In unserem Projekt geht es darum, die Nervenschaltkreise im Riechhirn von Drosophila
melanogaster zu konstruieren. Hierzu steht uns eine Schnittserie aus elektronenmikroskopischen Aufnahmen von Gehirnbereichen der Fliege zur Verfügung. Diese müssen am
Computer aufbereitet und digitalisiert werden.
Die Nervenzellen und ihre Synapsen werden zuerst segmentiert. Mit einer entsprechenden
Software wird ihre 3D-Struktur bestimmt, um die Gesamtheit des Nervennetzes darzustellen.
Jede Gehirnstruktur ist spezialisiert, übernimmt also spezielle Funktionen. Folglich sind die
verschiedenen Funktionsbereiche auch anders aufgebaut. Wir wollen zeigen, wie die einzelnen
Strukturen miteinander verschaltet sind.
Für diese Arbeit suchen wir Schülerinnen und Schüler ab Klasse 10,
die uns bei dieser Arbeit helfen möchten.
Voraussetzungen:
-
Computerkenntnisse sowie Zugang zu einem PC mit Internet-Browser
Interesse an Neurobiologie und
Begeisterung für Grundlagenforschung
Einführungsveranstaltung und Anmeldung:
Um eine Vorstellung zu erhalten, wie ihr unser Projekt unterstützen könnt, laden wir euch ein zu
einer Einführungsveranstaltung
am Mittwoch, den 7. Juni 2017, um 16 Uhr,
ins Max-Planck-Institut für chemische Ökologie, Seminarraum 2 (1. Etage), Hans-KnöllStraße 8, 07745 Jena
Bei Interesse meldet euch bitte bei Angela Overmeyer (Tel. 03641 – 572110, E-Mail
[email protected]) an.
Keywords:
-
Nervensysteme bei Insekten und Säugetieren
Anatomie der Nervenzelle: Dendriten und Axone
chemische und elektrische Synapsen
Konnektomik: Die Erforschung der Gesamtheit aller Verbindungen im Nervensystem