TSUKUBA / LONDON (IT BOLTWISE) – Die Langzeitüberwachung von Gehirnzellen bei Mäusen stellt eine bedeutende Herausforderung in der Neurowissenschaft dar. Mit der Einführung des neuen Werkzeugs CaliAli wird nun ein Durchbruch erzielt, der es ermöglicht, einzelne Neuronen über einen Zeitraum von bis zu 99 Tagen präzise zu verfolgen.
Die Überwachung von Gehirnzellen über längere Zeiträume hinweg war bisher eine große Herausforderung für Neurowissenschaftler. Mit der Einführung von CaliAli, einem neuen analytischen Werkzeug, wird diese Hürde nun überwunden. CaliAli ermöglicht es, einzelne Neuronen bei Mäusen über einen Zeitraum von bis zu 99 Tagen präzise zu verfolgen. Diese Entwicklung eröffnet neue Möglichkeiten für die Erforschung der Gehirnfunktion und der Fortschritte neurologischer Erkrankungen.
Calcium-Imaging mit ultra-kleinen Mikroskopen ist eine weit verbreitete Methode zur Visualisierung von Gehirnaktivitäten bei Mäusen während natürlicher Verhaltensweisen. Allerdings hatten bisherige Analysetechniken Schwierigkeiten, dieselben neuronalen Populationen über längere Zeiträume hinweg zu verfolgen. CaliAli löst dieses Problem durch eine fortschrittliche Ausrichtungsfunktion, die Bildverschiebungen und Gewebeverformungen zwischen den Sitzungen korrigiert.
Das Werkzeug nutzt einen optimierten Algorithmus, um neuronale Signale aus den ausgerichteten Videos automatisch zu extrahieren, während es gleichzeitig Rauschen filtert und redundante Erkennungen eliminiert. Dies ermöglicht eine kontinuierliche und kohärente Rekonstruktion von neuronalen Aktivitätsvideos, die klare Signale liefern. Forscher konnten so dieselbe Gruppe von Neuronen über einen Zeitraum von bis zu 99 Tagen mit einem Standard-Ultra-Miniatur-Mikroskop verfolgen und aufzeichnen.
Die Entwicklung von CaliAli wurde von der Universität Tsukuba geleitet und von verschiedenen japanischen Forschungsorganisationen finanziert. Diese Technologie könnte die Forschung zur Gedächtnisbildung und -erhaltung sowie zu den allmählichen Veränderungen der Gehirnfunktion bei neurologischen Erkrankungen erheblich vorantreiben. Die Fähigkeit, neuronale Aktivität über einen so langen Zeitraum zu verfolgen, bietet neue Einblicke in die Dynamik neuronaler Ensembles.
Die Anwendung von CaliAli könnte weitreichende Auswirkungen auf die Neurowissenschaften haben, insbesondere in der Erforschung von Krankheiten wie Alzheimer, bei denen das Verständnis der langfristigen neuronalen Veränderungen entscheidend ist. Die Möglichkeit, neuronale Aktivität über Wochen oder sogar Monate hinweg zu beobachten, könnte zu neuen Erkenntnissen über die Mechanismen führen, die diesen Erkrankungen zugrunde liegen.
In der Zukunft könnte CaliAli auch in anderen Bereichen der Neurowissenschaften Anwendung finden, beispielsweise in der Untersuchung der Auswirkungen von Umweltveränderungen auf das Gehirn oder in der Entwicklung neuer therapeutischer Ansätze. Die Fähigkeit, neuronale Aktivität über längere Zeiträume hinweg präzise zu verfolgen, eröffnet neue Forschungsfelder und könnte die Entwicklung neuer Behandlungsmethoden beschleunigen.
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