Carl Schoonover: Einblicke in das Innere unseres Gehirns

Es sind bemerkenswerte Fortschritte dabei gemacht worden, das menschliche Gehirn zu verstehen, aber wie genau kann man die Neuronen im Gehirn untersuchen? Der Neurowissenschaftler Carl Schoonover zeigt in großartigen Bildern die Werkzeuge, die uns einen Blick in das Innere unseres Gehirn ermöglichen.

Dies ist eine 1000 Jahre alte Zeichnung des Gehirns.

Sie zeigt ein Darstellung des Sehapparats.

Und einige Dinge kommen uns auch heute bekannt vor.

Unten zwei Augen und der Sehnerv, der dahinter hinausläuft.

Da ist eine sehr große Nase,

die nicht den Anschein erweckt, als wäre sie mit irgendetwas Speziellem verbunden.

Und wenn wir dies

mit einer neueren Abbildung des Sehapparats vergleichen,

dann sehen Sie, dass die Dinge wesentlich komplizierter geworden sind

im Laufe der letzten eintausend Jahre.

Das liegt daran, dass wir heute sehen können, was im Gehirn ist,

anstatt nur seine äußere Form zu betrachten.

Stellen Sie sich vor, Sie wollen verstehen, wie ein Computer funktioniert

und alles, was Sie sehen können, ist eine Tastatur, eine Maus und einen Bildschirm.

Da hätten Sie wirklich Pech gehabt.

Sie würden ihn öffnen wollen, ihn aufreißen wollen,

um sich die Verkabelung im Inneren ansehen zu können.

Und bis vor etwas mehr als einem Jahrhundert

war niemand in der Lage, das mit dem Gehirn zu machen.

Niemand hatte einen Einblick in die "Verkabelung" des Gehirns gehabt.

Das liegt daran, dass, wenn Sie das Gehirn aus dem Schädel nehmen

und eine dünne Scheibe davon abschneiden,

diese sogar unter ein sehr starkes Mikroskop legen

– da nichts ist.

Es ist grau, formlos.

Da gibt es keine Struktur. Es wird Ihnen nichts verraten.

Und all dies hat sich im späten 19. Jahrhundert geändert.

Plötzlich wurden neue chemische Färbemittel für das Gehirngewebe entwickelt

und diese gaben uns erste Einblicke in die Verdrahtung des Gehirns.

Der Computer wurde aufgebrochen.

Was nun wirklich die modernen Neurowissenschaften nach vorn gebracht hat,

war ein Färbemittel namens Golgi-Färbung.

Und dieses wirkt auf eine sehr besondere Weise.

Anstatt alle Zellen innerhalb eines Gewebes zu färben,

färbt es irgendwie nur etwa ein Prozent davon.

Es lichtet den Wald und macht die einzelnen Bäume sichtbar.

Wenn alles markiert worden wäre, wäre nichts sichtbar geworden.

Irgendwie zeigt es also, was da ist.

Der spanische Neurowissenschaftler Santiago Ramon y Cajal,

der weithin als der Vater der modernen Neurowissenschaften angesehen wird,

benutze die Golgi-Färbung, was zu Ergebnissen führte, die so aussehen

und hat uns somit die moderne Vorstellung der Nervenzelle gegeben, dem Neuron.

Und wenn Sie sich das Gehirn wie einen Computer vorstellen,

dann ist dies der Transistor.

Und Cajal hat sehr schnell erkannt,

dass Neuronen nicht allein operieren,

sondern vielmehr Verbindungen zu anderen Neuronen herstellen,

die Kreise bilden, genau wie in einem Computer.

Wenn Wissenschaftler heute, ein Jahrhundert später, Neuronen sichtbar machen wollen,

dann lassen sie diese von innen aufleuchten, anstatt sie zu verdunkeln.

Und es gibt mehrere Arten, wie man das machen kann.

Aber eine der gängigsten

beinhaltet grün fluoreszierendes Protein.

Grün fluoreszierendes Protein,

das merkwürdigerweise von einer biolumineszenten Qualle stammt,

ist sehr nützlich.

Wenn man nämlich das Gen des grün fluoreszierenden Proteins nimmt

und es einer Zelle zuführt,

wird die Zelle grün leuchten –

oder in einer der vielen anderen Varianten des grün fluoreszierenden Proteins,

und so bekommt man eine Zelle, die in vielen verschiedenen Farben leuchtet.

Und um zum Gehirn zurückzukommen:

dies ist von einer gentechnisch veränderten Maus names "Brainbow" (Gehirn-Regenbogen).

Und sie wird natürlich so genannt,

weil alle diese Neuronen in unterschiedlichen Farben leuchten.

Manchmal müssen Neurowissenschaftler

individuelle molekulare Komponenten der Neuronen, Moleküle, identifizieren

anstatt der gesamten Zelle.

Und es gibt verschiedene Arten, dies zu tun,

aber eine der populärsten Arten

beinhaltet die Nutzung von Antikörpern.

Und Sie kennen Antikörper natürlich

als Handlanger des Immunsystems.

Und es hat sich herausgestellt, dass sie so hilfreich für das Immunsystem sind,

weil sie spezifische Moleküle erkennen können,

wie zum Beispiel das Schlüsselprotein

eines Virus, das den Körper angreift.

Und Wissenschaftler benutzen diese Tatsache

um spezifische Moleküle im Gehirn zu erkennen,

spezifische Unterstrukturen der Zelle zu erkennen

und diese einzeln zu identifizieren.

Und viele der Bilder, die ich Ihnen hier gezeigt habe, sind sehr schön,

aber sie sind auch sehr kraftvoll.

Sie haben eine sehr starke erklärende Kraft.

Dies hier ist zum Beispiel eine Antikörper-Färbung

der Serotonintransporter im Gehirn einer Maus.

Und Sie kennen natürlich Serotonin

im Kontext von Krankheiten wie Depressionen und Angstzuständen.

Sie kennen SSRIs,

Medikamente, die zur Behandlung dieser Krankheiten genutzt werden.

Und um zu verstehen, wie Serotonin arbeitet,

ist es entscheidend zu verstehen, wo die "Serotoninmaschine" ist.

Eine Antikörper-Färbung wie diese hier

kann genutzt werden, um diese Art von Fragen zu verstehen.

Ein Gedanke soll den Ausklang bilden:

Grün fluoreszierendes Protein und Antikörper

sind beide von Anfang an total natürliche Produkte.

Sie sind von der Natur entwickelt worden,

damit eine Qualle grün leuchtet, aus welchem Grund auch immer,

oder um das Protein eines angreifenden Virus zu aufzuspüren.

Und erst sehr viel später tauchen Wissenschaftler auf der Bühne auf

und sagen: "Hey, das sind Werkzeuge,

das sind Funktionen, die wir nutzen könnten

in unserer eigenen Werkzeugpalette für die Forschung."

Und anstatt dass sich der klägliche menschliche Verstand dafür einsetzen musste

um diese Werkzeuge aus dem Nichts zu erfinden,

waren da diese vorgefertigten Lösungen direkt draußen in der Natur,

entwickelt und ununterbrochen verbessert seit Millionen von Jahren

vom Größten aller Ingenieure.

Danke.

(Applaus)