Scanning, mikroskoper og elektroder er en uundværlig hjælp, når neurologer vil udforske vores hjerner. Men hidtil har teknologien krævet, at forsøgsdyr og mennesker holdt sig i ro, når den grå masse og dens aktiviteter skulle kortlægges.

Det har gjort det svært at analysere hjernesignaler, der relaterer til iagttagelse og opmærksomhed kombineret med bevægelse.

Det problem skal et nyt tysk multifotonmikroskop løse. Det er designet til at fungere på rotter, der bevæger sig frit i deres naturlige omgivelser - og kan dermed levere nye data til fremmelse af hjerneforskningen.

Dr. Jason Kerr, forskningsleder på Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik i Tübingen, forklarer:

»Videnskaben har for længst skilt hjernen ad og lært at forstå dens komponenter - de aktive neuroner. Det har dog været svært at afkode samspillet mellem de enkelte kognitive processer. Multifotonteknikken løser problemet ved at laserscanne store arealer væv hurtigt - og genkende et væld af samtidige processer selv ved svag neural aktivitet. Det ny mikroskop er det første til også at visualisere dem hos testsubjekter i bevægelse.«

Ifølge Jason Kerr er der slående ligheder mellem kompleksiteten af rotters og menneskers kognitive systemer. Således kan tyskernes opfindelse lære os nyt om, hvordan vores hjerne reagerer, når vi bevæger os gennem verden. Hvordan bearbejder den de indtryk, øjne, ører, balancenerve og hud forsyner os med? Hvordan opdaterer den løbende kroppens position?

»Vi forventer, at den ny teknologi kan komme til at støtte lægevidenskaben,« siger Jason Kerr.

»For vi kan for eksempel først forstå sygdomme fuldt ud, når vi også forstår, hvordan hjernen præcis fungerer.«

På Rigshospitalet i København ser man med velvilje på det tyske tiltag. Gitte Moos Knudsen, professor i neurobiologi, siger:

»Det er en flot teknologisk udvikling. Det er ikke let at få tingene til at spille sammen, når vi taler multifotonteknik på levende dyr.«

Normalt ville man lægge dem i narkose eller fiksere og derpå udsætte dem for virtuelle indtryk.

»Her har vi oplevet kollegaer sætte berettiget spørgsmålstegn ved resultaterne,« siger Gitte Moos Knudsen.

Noget lignende gælder ved analysen af menneskelig kognition:

»Her ligger man jo i en scanner eller har et monstrum på hovedet. Det svarer ikke ligefrem til naturlige omgivelser. Teknologien kan være med til at påvise ting, vi kun havde formodet. Så jeg kan godt forestille mig, den kan komme til at spille en rolle for neuronal forskning,« konkluderer Gitte Moos Knudsen.

Fakta: Mobilt multifotonmikroskop
Mikroskopet, der anbringes på forsøgsdyrs (rotters) hoved, er blot tre centimeter stort og vejer 5,5 gram. Det fiberoptiske mikroskop indeholder en multifoton laserscanner med en specialbygget linse og en ikke-resonant fiberscanner, der giver bedst mulig kontrol over scan-mønstret.

Den pulserende højenergi-laser er i stand til at gennemlyse hjernevæv og registrere skiftende fluorescens fra neurale aktiviteter - gjort synlig ved hjælp af en calcium-markør. De registrerede data transmitteres til en PC via et godt to meter langt optisk kabel.

Systemet leverer klare optagelser med op til 20 neuroner pr. billede og er stabilt nok til at optage uafbrudt i over fem minutter pr. forløb - og op til 20 forløb pr. optage-session - selv når dyret bevæger sig med hastigheder på op til 0,6 m/s. Til systemet hører også 4 infrarøde LED's anbragt på mikroskopet. De og to videokameraer gør forskerne i stand til at definere rotternes præcise position i omgivelserne - et forsøgsscenarie, hvor dyrene udsættes for forskellige indtryk, heriblandt visuelle.