Präparation und Isolation von Nervenzellen

Nervenzellen können präpariert und freigelegt werden, um dann mit entsprechenden Werkzeugen und Gerätschaften daran spezielle Verschaltungsmuster, Nervenzell-Eigenschaften oder Potentialableitungen zu untersuchen

Wie plane ich einen Versuch mit der Präparation von Nervenzellen aus der Grille?

Vor der Präparation der Nervenzellen muss man sich zunächst die zellorganisatorischen Gegebenheiten des vorliegenden Organismus ins Gedächtnis rufen und den Versuch entsprechend planen. Eine Grille hat z.B. ein Strickleiternervensystem. Die Axone des Tintenfisches Loligo vulgaris z.B. sind unmyelinisiert und ziemlich groß und dick. Für eine elektrische Ableitung zur Messung des Ruhepotentials dieser Axone wird daher eine Verstärkeranlage für die Verstärkung des kleinen Signals benötigt. Das muss natürlich auch für die Bewertung und Diskussion der Ergebnisse berücksichtigt werden.

1)    Was möchte ich tun? – Ableitung des Aktionspotentials des weiterleitenden Neurons bei einer Grille bei Konfrontation mit einem optischen Reiz

2)    Welche Nervenzellen möchte ich messen, wo möchte ich ableiten und wie komme ich daran? – Grillen besitzen gut identifizierbare Neurone, d.h., ein Reiz führt zur Erregung eines spezifischen Neurons und damit zu einem sehr großen, gut darstellbaren Aktionspotential. Die Grille hat ein sog. Strickleiternervensystem. Das bedeutet, es besteht aus einer Reihe von Ganglienpaaren, die über sogenannte Konnektive miteinander verbunden sind. Durch diesen Aufbau ähnelt das Aussehen des Nervenstrangs einer Strickleiter. Das Neuron für die optische Wahrnehmung kann im Brustbereich der Grille untersucht werden.

3)    Präparation: Zunächst sollte man sich über die Anatomie der Grille informieren. Das Strickleiternervensystem der Grille liegt an der Bauchseite (ventral), d.h. nicht dorsal am Rücken wie bei Wirbeltieren. Für die Präparation müssen zunächst alle darüberliegenden Strukturen vorsichtig entfernt werden. Hierfür benötigt man kleine Präparationswerkzeuge und ein Mikroskop. Dann gilt: „Übung macht den Meister.“

Soll das Neuron komplett aus dem Organismus entnommen werden, sollte es vorsichtig herauspräpariert werden, um es so wenig wie möglich zu zerstören, und dann schnell überführt werden.

ACHTUNG – Einzelne Neuronen können in der Regel nicht isoliert und überführt werden. Es sind immer Nervenstränge, d.h. Zusammenschlüsse von Neuronen, die mit einer Bindegewebsscheide geschützt sind. Ein Gegenbeispiel liefert allerdings Loligo mit seinem Riesenaxon dafür, dass unter bestimmten Gegebenheiten auch einzelne Zellen isoliert und verwendet werden können.

4)    Messgeräte:

• Ableit-Mikroelektrode: Diese Elektrode wird in das Neuron hineingestochen. Meist wird eine spitze Glaskapillare mit einem Draht, die mit Elektrolytflüssigkeit gefüllt ist, verwendet. Durch den Draht ist sie mit einem Verstärker verbunden.
• Verstärker: Vergrößert das Signal zur Darstellung
• Vergleichs-/Referenzelektrode: Diese ist mit dem Außenmilieu verbunden und dient als Bezugspunkt, als Vergleich. Die Differenz ergibt das Ruhepotential in der Zelle (zumeist zwischen -70 und -90 mV)
• Oszilloskop/PC: Das Oszilloskop bildet die Ladungsdifferenz (Spannungsmesser) auf einem Bildschirm ab. Wird ein Reiz aufgenommen und das Neuron erregt, kann man eine Veränderung erkennen. Das typische Aktionspotential-Bild wird dargestellt. Neben der Spannung können auch andere physikalische Parameter (Widerstand, Strom) gemessen werden.

5)    Versuchsaufbau-Gestaltung: Zu Versuchsbeginn sollten alle benötigten Werkzeuge, Elektrolytlösungen, Messgeräte und Geräte zur Reizstimulation (in diesem Fall für einen optischen Reiz) bereitgestellt werden.

Klassischer Versuchsaufbau zur Präparation einer Nervenzelle

Der Nervenstrang wird komplett aus dem Modellorganismus isoliert und in eine dem zu untersuchenden Organismus entsprechende Elektrolytlösung überführt. Bei der Untersuchung eines lebenden Organismus wird der Nervenstrang mit einer Elektrode direkt angestochen. Zu Messung werden immer eine Messelektrode und einen Bezugspunkt durch die Referenzelektrode gewählt. Die Aufnahme der Signale wird durch einen Verstärker auf einem Oszilloskop oder PC ausgegeben.