Behavioral Imaging
Mit der Core Unit „Behavioral lmaging" möchten wir am LIN dazu beitragen, krankheitsbedingte Veränderungen in der synaptischen Signalverarbeitung in neuronalen Netzwerken während des Verhaltens bei Mensch und Tier besser zu verstehen. Denn schon kleinste Abweichungen in der Verrechnung synaptischer Signale können zu pathologisch veränderten Aktivitätsmustern von Nervenzellen und deren Netzwerken führen.
Konkret wollen wir Verhalten durch Schlafstudien, multidimensionales operantes Lernen, räumliche Navigation und Laufbandsysteme mit Multi-Kamera Monitoring genau erfassen und parallel dazu die neuronale Aktivität in frei beweglichen Nagetieren messen.
Mit der Verknüpfung der neuen Core Unit „Behavioral Imaging“ mit unserer bestehenden Core Unit „Combinatorial Neuroimaging“ (CNI) wird es nun neben der etablierten Bildgebung auch möglich, neuronale Netzwerkaktivitäten mit Einzelzellauflösung von Tausenden von interagierenden Neuronen zu analysieren und das Verhalten durch multidimensionale Bildgebung und künstliche Intelligenz-basierte Annotation von Verhaltensmodulen exakt zu erfassen.
Kombination von Verhaltensforschung und Bildgebung
Wir führen Daten über die Hirnstruktur (zum Beispiel durch Human-Bildgebung) und über die Funktion von neuronalen Netzwerken (zum Beispiel durch Einzelzell-Populationsaktivität im Tiermodell) zusammen, um die Entstehung von Gedächtnis oder auch von kognitiven Fehlfunktionen kausal und vom Mechanismus her zu begreifen. Nur so können wir unsere Erkenntnisse aus Tiermodellen auf den Menschen übertragen. Das Neue daran ist die Integration von Verhaltensforschung und zellulärer Bildgebung, die bisher eher getrennt eingesetzt wurden.
Diese neuen Ansätze erzeugen große Mengen komplexer und speicherintensiver lmaging-Daten, die eine Herausforderung für das Big Data Handling darstellen und in unserer neuen Core Unit bearbeitet werden können.
Die neue Core Unit „Behavioral Imaging“ wird aus Mitteln der Europäischen Union gefördert und integriert bereits bestehende wissenschaftliche Infrastruktur des LIN. Aufgrund der Komplexität und der damit verbundenen Integrationsleistungen erfolgte der Aufbau ab Herbst 2019 in zwei Phasen.
Zunächst wurden drei komplementäre 2-Photonen Mikroskopie-Systeme beschafft, mit denen es möglich ist, ausgewählte Nervenzellen im Gehirn systematisch zu beobachten und zu analysieren. Danach haben wir den Verhaltenstest-Parcours und die elektrophysiologischen Messapparaturen für die Mäuse aufgebaut. Nun ist die Core Unit einsatzbereit und wird von dem renommierten 2-Photonen-Experten Dr. Hongbo Jia geleitet.