Neue Bildanalyse erlaubt Rückschlüsse aufs Gehirn

Wissenschafter versuchen auf verschiedene Art und Weise, Struktur und Funktion des Gehirns zu verstehen. Forschern des IMP ist es nun gelungen, aus den Muster in Bildern von der Gen-Aktivität in Nervenzellen auf den Aufbau des Gehirns rückzuschließen, berichten sie im Fachblatt „Current Biology“.

Die neue von einem Team um den Biologen Andrew Straw entwickelte Methode setzt bei sogenannten „Enhancern“ an. Dabei handelt es sich um Abschnitte auf der Erbsubstanz (DNA), die dafür sorgen, dass Gene verstärkt in bestimmten Teilen eines Lebewesens und zu spezifischen Zeitpunkten abgelesen werden. Für ihre Arbeit konnten die Wissenschafter auf eine Datenbank mit dreidimensionalen Bildern zurückgreifen, welche die Aktivität einzelner Enhancer-Typen im Gehirn zeigen.

Automatische Mustererkennung

Mithilfe eines Algorithmus zur automatischen Mustererkennung identifizierten sie über die verschiedenen Bilder hinweg gemeinsame Aktivitätsmuster. Es zeigte sich, dass diese Muster in einigen Fällen mit bestimmten Hirnregionen korrespondierten, die Aktivitätsmuster der Enhancer zeichnen also spezifische Gehirnregionen nach. Dass dies tatsächlich mit der Anatomie übereinstimmt wiesen die Biologen anhand gut erforschter Regionen im Gehirn der Fruchtfliege nach, nämlich jene, die für den Geruchssinn zuständig sind.

Im zweiten Schritt haben die Biologen mit der neuen Methode jene Hirnregionen näher untersucht, die für das Sehen der Fruchtfliege entscheidend sind. Damit ist es gelungen, präzisere Einblicke in deren Anatomie zu gewinnen: Neben elf schon vorher bekannten Regionen hat das Team anhand der Aktivitätsmuster der Enhancer 14 neue entdeckt, die vermutlich für den Sehsinn je unterschiedliche Funktionen erfüllen. Welche das sind, wollen die Forscher in künftigen Studien herausfinden.

Straw hat die Arbeiten sowohl am IMP als auch an der Universität Freiburg durchgeführt, wo er nach seiner Tätigkeit seit Anfang dieses Jahres Professor für Verhaltensneurobiologie und Tierphysiologie ist. Über ein besseres Verständnis von Aufbau und Funktion des Gehirns hoffen die Forscher die Grundlage für Therapien zu schaffen, die bei neuronalen Erkrankungen auf die jeweils betroffenen Regionen im Gehirn zielgenau einwirken.