Turen in een glazen muizenbrein

Nog nooit vertoond: het muizenbrein op celniveau.

Week het brein 2 dagen tot het transparant is en tadááá.

Onmogelijk was het tot nu toe, om complete zenuwnetwerken in het brein te volgen. Maar Duitse hersenonderzoekers en Oostenrijkse specialisten in de bio-elektronica hebben nu een manier om een groot stuk driedimensionaal weefsel te bekijken tot op celniveau. Ze maakten de muizenhersenen zo doorzichtig als glas, en konden aangekleurde zenuwbanen door het hele brein (Nature Methods, april) volgen.

Met deze nieuwe techniek zullen in de toekomst verrassende zenuwbanen ontdekt kunnen worden. Deze verbindingen tussen hersengebieden worden steeds belangrijker in het onderzoek.

Doel van Hans-Ulrich Dodt en zijn collega’s was een intact brein uit een muis te halen en dat te bekijken op celniveau. Daartoe stoften zij een honderd jaar oud idee af: ultramicroscopie. Bij die techniek beschijnen onderzoekers het weefsel waarin zij geïnteresseerd zijn van de zijkant met een dunne laag licht. De op die manier beschenen cellen weerkaatsen dat licht, gevoelige detectoren boven het weefsel vangen het op, en onderzoekers kunnen dan specifiek dat laagje cellen bestuderen.

Het weefsel moet alleen doorzichtig zijn, anders zie je dat teruggekaatste licht niet. Daarom maakten de onderzoekers het muizenbrein zo transparant als glas door het twee dagen lang te doorweken met een speciale vloeistof (een deel benzylalcohol en twee delen benzylbenzoaat), die het licht op dezelfde manier breekt als de vaste structuren in hersenweefsel doen. De vloeistof komt in plaats van het vocht dat normaal in en tussen zenuwcellen zit. Zo wordt het licht niet meer gebroken door het hersenweefsel en gaat het ongehinderd door het brein heen.

Om de zenuwcellen zichtbaar te maken in een verder doorzichtig brein gebruikten Dodt en de zijnen in het laboratorium aangepaste muizen. Die hadden een groep zenuwcellen in hun brein die groen licht uitstraalden wanneer er blauw laserlicht op scheen. Met een dunne laag blauw laserlicht ‘sneden’ de onderzoekers een heleboel optische plakjes achter elkaar in het doorzichtige muizenbrein. In elk plakje zaten dwarsdoorsneden van de groene zenuwcellen: van het cellichaam, of van de uitlopers. Per computer stapelden de onderzoekers die virtuele plakjes op elkaar, en zo konden ze de groene cellen met hun uitlopers in drie dimensies reconstrueren.

Muizenembryo’s en breinen van muizen tot tien dagen oud werden volledig doorzichtig en waren het best te bestuderen. In breinen die ouder waren dan twee weken, werden sommige structuren niet meer transparant. De nieuwe techniek kan onderzoekers veel leren over hoe zenuwnetwerken lopen, en of die bijvoorbeeld veranderen na het leren. van iets nieuws.

Bekijk ook een driedimensionaal muizenbrein via de Allen Brain Atlas: brain-map.org