Open Access

Oliver Bossert

• Ziel dieser Arbeit ist es, eine Lücke im methodischen Spektrum neurobiologischer Methoden zu schließen. Es ist heute möglich, das Gehirn auf unterschiedlichen Ebenen zu beschreiben. Es stehen jedoch keine Methoden zur Verfügung, um die Anordnung der Zellen innerhalb eines Nukleus quantitativ zu beschreiben. Die Anzahl und die Anordnung der Zellen ist jedoch eine essentielle Voraussetzung, um die Funktion eines Nukleus zu verstehen. Das hier vorgestellte Verfahren zur Rekonstruktion eines Nukleus basiert auf Nissl-gefärbten Semidünnschnitten der Medialen Superioren Olive (MSO) der Wüstenrennmaus Meriones ungiuculatus. Diese werden mit einer Digitalkamera lichtmikroskopisch aufgenommen und bilden die Basis der Rekonstruktion. In einem ersten Schritt werden innerhalb einer Schnittebene mehrere Einzelbilder patchworkartig zu einem Image Mosaic zusammengefügt. Durch diesen Schritt ist die Auflösung innerhalb einer Schnittebene praktisch unbegrenzt. Das Verfahren beinhaltet mehrere Kontrollmechanismen und funktioniert praktisch fehlerfrei. Danach werden die Bilder farblich korrigiert und mit Methoden der Mustererkennung werden die Zellkerne extrahiert. Die Extraktion der Zellkerne steht in ihrer Qualität einer manuellen Extraktion in nichts nach. Die Zellkerne dienen als Grundlage für den Archimedes-Alignment-Algorithmus, der die Schnittserie in einen dreidimensionalen Bezug setzt, indem aufeinander folgende Schnitte aneinander ausgerichtet werden. Auch dieses Verfahren beinhaltet eine Kontrolle und funktioniert fehlerfrei. Aus diesen Daten kann dann eine Rekonstruktion erstellt werden. Diese wird weiter ausgewertet und ergibt schließlich ein dreidimensionales Abbild des untersuchten Bereichs. Sämtliche Verfahrensschritte arbeiten entweder fehlerfrei oder mit einer nur sehr geringen Fehlerrate. Somit stellt dieses Verfahren eine robuste, effiziente und universell anwendbare Möglichkeit für die umfassende Analyse der Neuronenverteilung im ZNS dar. Das Verfahren eröffnet die Möglichkeit, Nuklei dreidimensional zu untersuchen, bietet aber auch einen Ansatzpunkt um mittels histologischer Daten weiteres Datenmaterial (etwa elektrophysiologischer oder morphologische Daten) zu integrieren.