Neurologie

ETH-Forscher horchen in tausende Neuronen gleichzeitig

Forschenden der ETH Zürich ist es gelungen, Chips zu entwickeln, mit denen sich die Impulse von tausenden Neuronen in Zellkulturschalen messen lassen. Die Entwicklung präsentierten sie im Fachmagazin „Natur Communications“.

red/Agenturen

Nervenzellen bilden einen wichtigen Bestandteil im Gehirn. Die elektrischen Signale zwischen den einzelnen Neuronen sind jedoch äußerst schwach. Um diese dennoch zu messen, griff ein Team der ETH Zürich und des ETH-Spin-offs auf zwei Arten von Verstärkern zurück: Einerseits auf kleine Verstärker, mit der sich Signale von 20.000 Elektroden in einem Chip gleichzeitig auslesen lassen. Andererseits bauten sie leistungsfähigere und große Verstärker in die Chips ein.

Indem die Forschenden die Daten der Verstärker miteinander kombinierten, ließ sich das von den kleinen Verstärkern verursachte Hintergrundrauschen reduzieren. So entstand ein scharfes Bild der Signalaktivität, wie die ETH Zürich mitteilte.

Detaillierte Messungen an Vielfachem an Zellen

Die Entwicklung ermöglicht es, Nervenzellen in Kulturschalen wachsen zu lassen und mithilfe der Chips am Boden der Schalen jede einzelne Zelle eines Neuronennetzwerks genau zu untersuchen. Das Team demonstrierte die Methode unter anderem an Stammzellen, Herzzellen und der Augennetzhaut.

„Mit den bisherigen Generationen von Mikroelektrodenchips konnten wir maximal 50 Nervenzellen vermessen. Der neue Chip erlaubt es uns, auf Anhieb detaillierte Messungen an über 1.000 Zellen in einer Kultur zu machen“, sagte ETH-Professor Andreas Hierlemann. Solch umfassende Messungen könnten einst helfen, die Wirkung von Medikamenten etwa gegen Parkinson oder Depressionen zu testen.

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