MINT-Vertiefung - Neurobiologie und Elektrophysiologie

Für die MINT-Vertiefung in Neurobiologie und Elektrophysiologie trafen sich interessierte Schülerinnen und Schüler von verschiedenen Schulen im Darmstädter Umkreis an der Technischen Universität in Darmstadt, um dort am 22. und 23. März 2018 ihr Wissen zu vertiefen.
Am ersten Tag beschäftigten wir uns mit dem „Gehirn“ der medizinischen Blutegel. In der Einführung erfuhren wir, dass sich durch den Egel eine Kette zieht, an der sich Verbände von Nervenzellen, sogenannte Ganglien, befinden. Die Ganglien der Blutegel sind ca. 0.6 mm groß, sodass man sie sogar mit dem bloßen Auge sehen kann. Diese schauten wir uns zunächst unter dem Binokular und dann unter einem Mikroskop an.

2018 Neuro1

Dabei fiel uns auf, dass es in der Ansammlung von Nervenzellen immer 2 besonders große gab. Diese Retzius-Neuronen konnten wir dann auch mit einer speziellen Methode, der Vitalfärbung, anfärben.
Anschließend färbten wir ein anderes Ganglion mit dem Fluoreszenzfarbstoff Propidiumiodid und sahen uns dieses unter einem speziellen Fluoreszenzmikroskop an. Hier konnten wir dann die DNA in den Zellkernen der ganzen Nervenzellen im Ganglion leuchten sehen, da der Farbstoff, den wir verwendet hatten, an DNA bindet.


2018 Neuro2

Später lernten wir, wie die einzelnen Zelle Reize weiterleiten. Dies geschieht über die Axone: jede Nervenzelle ist mit einem Axon verbunden, dass aus dem Ganglion heraus geht und Signale, so genannte Aktionspotenziale, weiterleitet. Ein Strang von Axonen ist das, was wir als einen Nerv kennen.
Am zweiten Tag der MINT-Vertiefung beschäftigten wir uns mit Elektrophysiologie. Ziel unseres Versuches war es, ein Aktionspotential bei einer pflanzlichen Zelle auszulösen. Um dies zu tun, nutzten wir eine Zelle der Armleuchteralge, bei der eine Zelle bis zu 10 cm lang sein kann. Uns interessierte der Spannungsunterschied an der Membran einer Zelle, welcher durch unterschiedliche Ionenkonzentrationen außerhalb und innerhalb der Zelle entsteht. Bei dem Ausgleich dieser Konzentrationen entsteht ein Gleichgewichtspotential, das wir zuerst berechneten und dann anhand unterschiedlicher Ionenkonzentrationen in der Lösung, die die Zelle umgab, überprüften.

2018 Neuro3

Anschließend versuchten wir dann, ein Aktionspotential bei der Zelle auszulösen. Dies taten wir mit Hilfe eines Pulsgebers. Dieser übt elektrische Stöße auf die Zelle aus. Diese führen dazu, dass die Membran depolarisiert wird. Es ist jedoch nötig, ein bestimmtes Schwellenpotential zu übersteigen, damit die Zelle ein Aktionspotential sendet. Die Kurve, die wir dann auf der Anzeige sehen konnten, bildete den Höhepunkt des Tages, da wir es letztendlich tatsächlich geschafft hatten, eine pflanzliche Zelle dazu zu bringen, ein Aktionspotential auszusenden.
Lisa Theis, Q2