uni'wissen 02-2012

Prof. Dr. Ulrich Egert hat Biologie in Tübingen und Durham/England stu- diert. Seine Doktorarbeit über die Entwicklung von Dünnfilm-Elektroden- Arrays und ihre Anwendung in der Neurophysiologie schrieb er am Naturwissen- schaftlichen und Medizini- schen Institut der Universität Tübingen. 2005 wurde er an der Fakultät für Biologie der Universität Freiburg habilitiert. 2008 baute er an der Technischen Fakultät mit acht Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern den Lehr- stuhl Biomikrotechnik auf, der heute 15 Mitarbeiter zählt. Darüber hinaus ist er Koordinator des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Forschungs- schwerpunkts „Bernstein Fokus: Neurotechnologie Freiburg/Tübingen“, Direk- tor am Bernstein Center Freiburg und Ko-Sprecher des neuen Exzellenzclus- ters BrainLinks-BrainTools. Zusammen mit seinen Mitarbeitern möchte er die Grundlagen der Aktivitäts- dynamik in neuronalen Netzen besser verstehen und klären, in welchem Verhältnis sie zu Krank heiten des Nervensystems und ihrer Behandlung stehen. Zum Weiterlesen Froriep, U. P./Kumar. A./Cosandier-Rimélé, D./Häussler, U./Kilias, A./Haas, C. A./Egert, U. (2012): Altered theta coupling between medial entorhinal cortex and dentate gyrus in temporal lobe epilepsy. In: Epilepsia, doi: 10.1111/j.1528 – 1167.2012.03662.x Frey, U./Egert, U./Heer, F./Hafizovic, S./ Hierlemann, A. (2009): Microelectronic system for high-resolution mapping of extracellular electric fields applied to brain slices. In: Bio- sensors and Bioelectronics 24/7, S. 2191 – 2198. Prof. Dr. Carola Haas vom Uni versitätsklinikum Freiburg, die mit Prof. Dr. Ulrich Egert im Exzellenz- cluster BrainLinks-BrainTools zusammenarbeitet, erklärt auf der Internetplattform Surprising Science ihre medizinische Grundlagenfor- schung zum Thema Epilepsie, zu der die Mikrosystemtechnik wichtige Beiträge leistet. www.surprising-science.de/themenspecials/ gehirn-und-technik/epilepsie-im-modell denen nicht alle Ressourcen sofort verbraucht werden.“ Das entspreche etwa der Situation in geclusterten Netzwerken. Die Aktivität der Neuro- nen in einem solchen künstlichen Netzwerk lasse sich in der Simulation funktional ähnlich zu einem biologischen Netzwerk gestalten. „Es sieht so aus, als ob wir ein Chaos durch ein weiteres Chaos ersetzen würden“, sagt Egert, „aber das stimmt nicht.“ Im Elektroden-Array lassen sich die Erre- gungspfade, die unterschiedlich laufen, genau verfolgen und auch beeinflussen. Die Epilepsie-Forschung liefert den Neuro- wissenschaftlern einen Zugang zu dem bio logischen Netzwerk im Gehirn von Säugetieren. In epileptischen Arealen des Gehirns finden Umstrukturierungen statt, die Nervennetzwerke dauerhaft verändern. Die mesiale Temporal lappenepilepsie, die im Hippocampus auftritt, lässt sich mit Medikamenten oft nicht ausrei- chend behandeln. Chirurginnen und Chirurgen entfernen daher häufig das Gewebe, um zu un- terbinden, dass eine Erregung entsteht. Beim Versuch, die Erregung in Hirnschnitten aus einem veränderten Abschnitt des Hippocampus nachzubilden, scheiterten die Wissenschaftler zunächst. „Wir konnten im dem Gewebeschnitt keine Epilepsie hervorrufen.“ Bei weiteren Ver- suchen mit epileptischen Mäusen fanden sie jedoch heraus, dass bei den Mäusen verschie- dene in ihrer Interaktion gestörte Unternetze im Hippocampus und im so genannten entorhinalen Cortex in einer Rückkopplungsschleife mitei nander reagieren. „Wir wissen noch nicht, wie genau das zu Epi lepsie führt, finden es aber systematisch nur bei epileptischen Tieren“, sagt Egert. In Zellkulturen entdecken die Wissenschaftler ähnliche Vorgänge: spontane Übergänge zwischen normaler und extrem starker Aktivität wie im epileptischen System auch. „Wir fragen uns jetzt, welche Gemein- samkeiten diesen beiden Prozessen zugrunde liegen und ob wir sie reparieren können. Wir hoffen, dass wir einen neuen Ansatz gefunden haben, um zu intervenieren, aber wir wissen noch nicht, ob wir damit erfolgreich sein werden.“ Zusammen mit Prof. Dr. Oliver Paul und Dr. Patrick Ruther aus der Mikrosystemtechnik haben die Neurowissenschaftler neue Mikroelektroden defi- niert, die verschiedene Bereiche des entorhinalen Cortex und des Hippocampus gleichzeitig erfas- sen. „Wir arbeiten jedoch parallel mit unseren Zellkulturen, in denen wir die einzelnen Nerven- zellen ohne allzu großen Aufwand stimulieren und Netzwerke verändern können. Da haben wir ganz andere Zugangs- und Manipulationsmög- lichkeiten als im Tierversuch.“ Ausschnitt aus einer Zellkultur, die mit Antikörpern gegen ein neuronenspezifisches Protein gefärbt wurde. Zu sehen sind die Zellkörper mit den dicken „Knoten“ und die Fortsätze der Neuronen. Kaum sichtbar befinden sich im Hintergrund ein paar nicht neuronale Zellen. 7

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