Forschungsfragen bei unseren Tierversuchen

Forschung an Zebrabärblingen

Zebrabärblinge zählen heute zu den wichtigsten Labortieren. Sie lassen sich nicht nur gut halten und zu züchten, sondern eignen sich auch, um vielerlei biologische Fragestellungen zu beantworten. Zebrabärblingen können die Forschenden beim Denken zusehen, indem sie das Aufleuchten einzelner Gehirnzellen beobachten und aufnehmen. Das geschieht vollkommen nicht-invasiv – im Larvenstadium sind die Zebrabärblinge nämlich transparent.
Jennifer Li und Drew Robson entwickeln neuartige Systeme, um die Gehirnaktivität von Zebrabärblinge aufzeichnen und beeinflussen zu können. Mit Hilfe von speziellen Tracking-Mikroskopen folgen sie den Bewegungen der Tiere, die in einer naturnahen Umgebung frei umherschwimmen können. Die beiden Forschenden und ihre Mitarbeitenden haben sich zum Ziel gesetzt, die neuronalen Mechanismen besser zu verstehen, die den internen Zuständen des Gehirns zugrundeliegen. Solche internen Zustände sind zum Beispiel Aufmerksamkeit und Motivation.
Die Zebrabärblinge müssen zwischen verschiedenen Zielen wie Futtersuche, Flucht vor Raubtieren und Erkundung der Umgebung flexibel wechseln können. Die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen untersuchen, wann, wie und unter welchen Umständen die Tiere von einem Zustand in einen anderen wechseln, und welchen Einfluss die internen Zustände auf Wahrnehmung und Entscheidungsfindung haben.
Die neuronalen Mechanismen der internen Zustandsdynamik besser zu verstehen heißt, auf dem Weg zu einem besseren Verständnis ihrer Fehlregulation bei Erkrankungen wie ADHS oder Depression einen wichtigen Schritt weiterzukommen.
 

Forschung an Ratten

Bei vielen Krankheiten ist der Erfolg der Behandlung von einer rechtzeitigen Diagnose abhängig. Daher ist ein wichtiger Forschungsschwerpunkt, diagnostische Verfahren wie Magnetresonanztomografie (MRT) und funktionelle MRT (fMRT) zu verfeinern. In der Abteilung für Hochfeld-Magnetresonanz forschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an der Entwicklung und Anwendung neuartiger MRT-Techniken, mit denen man die anatomische und funktionelle Struktur des Gehirns untersuchen kann.
Gehirnaktivität drückt sich durch Änderung der Durchblutung und der Sauerstoffsättigung in den arbeitenden Gehirnarealen aus, und diese Änderungen sind auf MRT-Bildern sichtbar. Es ist aber noch nicht ausreichend detailliert verstanden, wie sich dieser sogenannte BOLD-Effekt aus seinen unterschiedlichen Komponenten (Änderung des Blutzustroms, der Blutmenge und der Sauerstoffsättigung) zusammensetzt und wie man vom MRT-Bild auf die tatsächliche Gehirnaktivität zurückschließen kann.
Die Forschenden in der Abteilung für Hochfeld-Magnetresonanz arbeiten bereits viel mit Computersimulationen, um die Modellierung des BOLD-Signals zu verbessern; letztlich bedarf es aber immer einer experimentellen Überprüfung dieser Simulationen am lebenden Objekt. Dafür nutzen die Forschenden an unserem Institut Ratten, die sich während der gesamten Dauer des Experiments unter Narkose befinden.
Ein neuartiger Versuchsaufbau erlaubt den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, gleichzeitig ein optisches Verfahren und MRT einsetzen zu können. Dadurch können die optischen und die MRT-Daten ein und derselben Ratte zum selben Zeitpunkt direkt miteinander vergleichen und korreliert werden. Somit werden an einer lebenden Ratte zwei Experimente gleichzeitig durchgeführt, so dass die Anzahl der benötigten Versuchstiere insgesamt um die Hälfte reduziert werden kann. Durch die Koppelung der Ergebnisse aus den optischen und den MRT-Messungen wird zudem die Aussagekraft zukünftiger Experimente erhöht, so dass in der Zukunft andere Experimente entbehrlich werden könnten.