Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mit Elektronen und Ionen ins Gehirn schauen

07.10.2015

Erstmals am Standort Göttingen: Hochauflösende 3D-Elektronenmikroskopie für die Neurowissenschaften

3D-Blick ins Gehirn für die Neurowissenschaften am Forschungsstandort Göttingen Campus: Das Göttinger Exzellenzcluster und DFG-Forschungszentrum für Mikroskopie im Nanometerbereich und Molekularphysiologie des Gehirns (CNMPB) der Universitätsmedizin Göttingen haben gemeinsam mit dem Max-Planck-Institut für Experimentelle Medizin ein Rasterelektronenmikroskop mit fokussiertem Ionenstrahl in Betrieb genommen.


Abbild einer in Plastik eingebetteten Probe aus dem Hirnstamm der Maus. Zu erkennen sind die Myelinscheiden großer Nervenfasern, eine Synapse und ein Teil eines Blutgefäßes.

Foto: möbious/mpi-em

Das hochmoderne Zeiss Crossbeam 450 Mikroskop verbindet zwei Techniken zur Aufnahme hochauflösender Bilder: die Rasterelektronenmikroskopie und eine Ionenfeinstrahlanlage zur Oberflächenanalyse und -verarbeitung. Die Kombination beider Verfahren ermöglicht die dreidimensionale Darstellung kleinster Strukturen bis hin zu Vesikeln innerhalb einer Synapse in hoher Auflösung.

Mit dem neuen Gerät lassen sich jetzt am Forschungsstandort Göttingen auch neurowissenschaftliche Fragestellungen klären, die eine solche Rekonstruktion kleinster Strukturen erfordern. Finanziert wurde das hochmoderne Mikroskop aus Mitteln der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und der Max-Planck-Gesellschaft (MPG).

„Die Technik wurde bisher vor allem in der Materialphysik verwendet. Nun kann sie erstmals auch am Standort Göttingen im Bereich der biomedizinischen Forschung eingesetzt werden“, sagt Dr. Wiebke Möbius vom Max-Planck-Institut für Experimentelle Medizin in Göttingen und Leiterin der Technologie-Plattform Elektronenmikroskopie des CNMPB.

Der Auflösungsbereich des neuen Gerätes erstreckt sich von der räumlichen Abbildung größerer Zusammenhänge, wie lokaler neuronaler Netze oder Einheiten aus Myelinscheiden und Nervenfasern, bis hin zu kleinen Details, wie der Verteilung von Vesikeln innerhalb einer Synapse. Damit werden die technischen Abbildungsmöglichkeiten des CNMPB um eine dreidimensionale Strukturabbildung in hoher Auflösung ergänzt und erweitert. Das Forschungszentrum verfügte bereits mit der STED Mikroskopie von Nobelpreisträger Prof. Dr. Stefan W. Hell über eine preisgekrönte hochauflösende Lichtmikroskopie.

DAS VERFAHREN: 3D-ELEKTRONENMIKROSKOPIE

Um eine dreidimensionale Abbildung kleinster Strukturen zu erreichen, müssen An-sichten feinster Schichten einer Gewebeprobe abgebildet und die Bildinformationen anschließend die einem dreidimensionalen Struktur rekonstruiert werden. Mittels Rasterelektronenmikroskopie wird dafür zunächst ein Elektronenstrahl über die Oberfläche eines Objekts geführt (gerastert), um ein Abbild der Oberfläche zu er-zeugen. Anschließend kommt ein Ionenstrahl aus Gallium-Ionen zum Einsatz. Mit ihm lässt sich ein Objekt wie ein Werkstück mit einem sehr feinen Skalpell bearbeiten. Durch die Kombination beider Techniken wird nach jedem Bearbeitungsschritt Oberflächenmaterial abgetragen und das Objekt erneut erfasst. Auf diese Weise können dreidimensionale Detailbilder rekonstruiert und zu einem komplexen Abbild in hoher Auflösung zusammengefasst werden.

TECHNISCHE DETAILS ZUM VERFAHREN

Damit das Abtragen feinster Schichten von den Gewebeproben gelingt, wird das Gewebe zunächst mit Schwermetallen imprägniert („Kontrastierung“) und in Plastik eingebettet. Im Elektronenmikroskop muss dann mit dem fokussierten Ionenstrahl eine glatte Front in den Gewebeblock geschnitten werden. Von dieser glatten Oberfläche, das sogenannte „block-face“, lässt sich durch Scannen mit dem Elektronenstrahl ein Abbild der eingeschlossenen Strukturen in einer Fläche von ungefähr 20 µm mal 20 µm erstellen.

Die Zellstrukturen werden sichtbar, weil sich unterschiedlich viel Schwermetall im Gewebe einlagert. So entsteht ein Bild aus Hell-Dunkel-Kontrasten, wenn der Elektronenstrahl gestreut wird. Ist ein Bild erzeugt, wird mit dem Ionenstrahl eine dünne Schicht vom Gewebeblock abgetragen und ein weiteres Bild des darunter liegenden Gewebeabschnitts erzeugt. Durch kontinuierliche Wiederholung dieses Vorgangs („serial block-face imaging“) entsteht über viele Stunden eine Serie von Bildern. Auf deren Grundlage kann anschließend am Computer eine dreidimensionale Rekonstruktion der Gewebeprobe erzeugt werden. Die Besonderheit der Ionenstrahl-basierten Technik besteht darin, dass vom Gewebeblock Material in unvorstellbar kleinen Schritten von nur 5 nm abgetragen werden kann. Dies entspricht gerade mal 5 Millionstel Millimetern und ermöglicht damit eine hohe räumliche Auflösung kleinster Strukturen.

KONTAKT:
Max-Planck-Institut für Experimentelle Medizin
Hermann-Rein-Str. 3, 37075 Göttingen
Elektronenmikroskopie, Neurogenetik
CNMPB – Zentrum für Mikroskopie im Nanometerbereich und Molekularphysiologie des Gehirns Exzellenzcluster 171 – DFG-Forschungszentrum 103
Dr. Wiebke Möbius, moebius@em.mpg.de
Telefon 0551 / 38 99 736

WEITERE INFORMATIONEN:
CNMPB – Zentrum für Mikroskopie im Nanometerbereich und Molekularphysiologie des Gehirns Exzellenzcluster 171 – DFG-Forschungszentrum 103
Dr. Heike Conrad, Telefon 0551 / 39-7065
Humboldtallee 23, 37073 Göttingen
heike.conrad@med.uni-goettingen.de
  www.cnmpb.de

Stefan Weller | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Antibiotikaresistente Erreger in Haushaltsgeräten
16.02.2018 | Hochschule Rhein-Waal

nachricht Stammbaum der Tagfalter erstmalig umfassend neu aufgestellt
16.02.2018 | Stiftung Zoologisches Forschungsmuseum Alexander Koenig, Leibniz-Institut für Biodiversität der Tiere

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Im Focus: Quantenbits per Licht übertragen

Physiker aus Princeton, Konstanz und Maryland koppeln Quantenbits und Licht

Der Quantencomputer rückt näher: Neue Forschungsergebnisse zeigen das Potenzial von Licht als Medium, um Informationen zwischen sogenannten Quantenbits...

Im Focus: Demonstration of a single molecule piezoelectric effect

Breakthrough provides a new concept of the design of molecular motors, sensors and electricity generators at nanoscale

Researchers from the Institute of Organic Chemistry and Biochemistry of the CAS (IOCB Prague), Institute of Physics of the CAS (IP CAS) and Palacký University...

Im Focus: Das VLT der ESO arbeitet erstmals wie ein 16-Meter-Teleskop

Erstes Licht für das ESPRESSO-Instrument mit allen vier Hauptteleskopen

Das ESPRESSO-Instrument am Very Large Telescope der ESO in Chile hat zum ersten Mal das kombinierte Licht aller vier 8,2-Meter-Hauptteleskope nutzbar gemacht....

Im Focus: Neuer Quantenspeicher behält Information über Stunden

Information in einem Quantensystem abzuspeichern ist schwer, sie geht meist rasch verloren. An der TU Wien erzielte man nun ultralange Speicherzeiten mit winzigen Diamanten.

Mit Quantenteilchen kann man Information speichern und manipulieren – das ist die Basis für viele vielversprechende Technologien, vom hochsensiblen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Auf der grünen Welle in die Zukunft des Mobilfunks

16.02.2018 | Veranstaltungen

Smart City: Interdisziplinäre Konferenz zu Solarenergie und Architektur

15.02.2018 | Veranstaltungen

Forschung für fruchtbare Böden / BonaRes-Konferenz 2018 versammelt internationale Bodenforscher

15.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

17.02.2018 | Energie und Elektrotechnik

Stammbaum der Tagfalter erstmalig umfassend neu aufgestellt

16.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Neue Strategien zur Behandlung chronischer Nierenleiden kommen aus der Tierwelt

16.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics