MintCamp Neurobiologie im XLAB Göttingen

Vom 09. bis zum 13. Oktober 2017 fand in Göttingen ein Mint-Camp statt, indem wir uns mehrere Tage intensiv mit physikalischen und biologischen Grundlagen der Funktion des Nervensystems beschäftigten. Unteranderen bekamen wir einen weiteren Einblick in die aktuelle neurobiologische Forschung durch Prof. N. Brose.

Am Sonntag war Anreisetag. Nach dem Abendessen lernten wir uns alle gegenseitig kennen. Am nächsten Tag ging es dann ins XLAB. Dort beschäftigten wir zunächst theoretisch mit dem Membranpotenzial. Das Vorhandensein von elektrischen Potenzialen zwischen dem Zellinneren und dem umgebenden Medium ist die Grundlage aller elektrischen Aktivität in lebenden Organismen. Dies liegt an einer Ungleichverteilung von Ionen. Daraufhin haben wir praktisch gearbeitet. An unbefruchteten Eiern (Oozyten) des Krallenfrosches haben wir das Membranpotenzial interzellulär abgeleitet. Dafür mussten wir in die etwa 1mm kleine Oozyte mit einer spitzen Elektrode einstechen. Durch die Auswertung von Messergebnissen haben wir herausgefunden, dass durch den Austausch von Ionen im Extrazellulärmedium die Abhängigkeit des Membranpotenzials von verschiedenen Ionen dargestellt wird. Des Weiteren haben wir die physikalischen Eigenschaften von Zellmembranen anhand eines Zellmodells untersucht. Nachdem wir im XLAB fertig waren, gab es jeden Abend einen weiteren Programmpunkt. Dies war unteranderen eine Stadtführung bis hin zu Vorträgen über Studienangebote in Göttingen oder neuste neurobiologische Forschungen.

Am Dienstag beschäftigten wir uns mit Aktionspotenzialen und der Signalweiterleitung. Zunächst gab es wieder einen theoretischen Teil. Danach zizierten wir den medizinischen Blutegel (Hirudo medizinalis), welcher schon sehr lange in der Medizin verwendet wird und Beispielsweise bei der Thrombose-Behandlung eingesetzt wird. Wir entnahmen dem Blutegel die Ganglien. Bei den Ganglien handelt es sich um identisch aufgebaute und verschaltete Gruppen von Neuronen (400-800 pro Ganglion). Die Nervenzellen des medizinischen Blutegels sind groß und eignen sich gut für neurophysiologische Untersuchungen. In eines dieser Nervenzellen mussten wir wieder mit einer Elektrode hineinstechen und wir konnten die Aktionspotenziale von Nervenzellen intrazellulär ableiten oder durch elektrische Reizung auslösen. Die Aktionspotentiale konnte man auf dem Oszilloskop (Messgerät für elektrische Spannungen) beobachten. Mit den Versuchen konnten wir somit die Grundlagen der Informationsweiterleitung und –verarbeitung im Nervensystem untersuchen.

Am darauffolgenden Tag beschäftigten wir uns mit Ionenströmen und Ionenkanäle. Wir lernten verschiedene Ionenkanäle kennen, die unterschiedlichste Eigenschaften besitzen. Wir arbeiteten diesmal wieder mit Oozyten des Krallenfrosches. Bei diesen wurde aber eine messenger-RNA injiziert, welche die Oozyte dazu bringt, jedes gewünschte Protein zu produzieren. Diese Methode haben wir zur Expression (Synthese) von Ionenkanälen verwendet. Die von solchen Kanälen getragenen Ionenströme haben wir mit der „Zwei-Elektroden-Spannungsklemme“ gemessen, bei der wir diesmal mit zwei Elektroden in die Oozyte einstechen mussten. Mit dieser Methode haben wir die verschiedenen Eigenschaften von Ionenkanäle untersucht und unteranderem bei welchen Potenzialen sich verschiedene Kaliumkanäle öffnen und wie die Ionenströme vom Membranpotential abhängen.

Am Donnerstag haben wir uns mit den Sinnesorganen auseinandergesetzt. Sinnesorgane dienen als Schnittstelle zwischen Nervensystem und Umwelt. Dabei haben wir am Beispiel des Sehsinnes die Leistung von Sinnesorgane an Wanderheuschrecken (Locusta migratoria) und im Selbstversuch untersucht. Wir haben zunächst die Flicker-Fusionsfrequenz des menschlichen Auges im Selbstversuch bestimmt. Die Flicker-Fusionsfrequenz ist die Frequenz, bei der eine Folge von Lichtblitzen als ein kontinuierliches Licht wahrgenommen wird. Am Nachmittag haben wir eine Ableitung von Elektroretinogrammen am Heuschreckenauge durchgeführt. Durch die extrazelluläre Ableitung von Summenpotenzialen (sog. Elektroretinogrammen) kann die Lichtempfindlichkeit des Heuschreckenauges ebenso untersucht werden wie die Geschwindigkeit, mit der Lichtreize verarbeitet werden. Mit dieser Methode konnten wir auch feststellen, ob und welche Farben Heuschrecken sehen können. Ebenfalls haben wir die Reaktion der Wanderheuschrecke auf Bewegungen im Gesichtsfeld untersucht. Hierzu wird die Aktivität eines identifizierten Interneurons extrazellulär abgeleitet.

Am letzten Tag haben wir eine Präsentation mit den Ergebnissen aus den einzelnen Gruppen erstellt.

Insgesamt hat mir die Woche sehr viel Spaß gemacht. Der theoretische Teil und der praktische Teil waren sehr ausgeglichen. Ich habe in diesem Camp viel Neues erlernt –nicht nur im Bereich Neurobiologie-. Ich kann somit mein Wissen auch im Unterricht nützlich einsetzen. Des Weiteren habe ich Einblicke in Studienangebote erhalten und es wurde mein Interesse an einigen Studiengängen geweckt. Ich kann solch ein Camp nur Weiterempfehlen, da man auch jede Menge über aktuelle Forschungen, wie in meinem Fall durch Prof. Nils Brose vermittelt bekommt. Auch habe ich durch den Förderverein „VR-Herz und Hand e.V.“ eine finanzielle Unterstützung erhalten. Hierfür möchte ich mich ganz herzlich bedanken und kann jedem die Mint Camps nur empfehlen.

Von Jonas Goßmann