fbpx
Menu
Christiaan Levelt poseert voor een foto.

Levelt Groep

Nieuw softwarepakket voor de analyse van calciumsignalen in hersencellen

De combinatie van moderne microscopie- en DNA technieken hebben de afgelopen 10 jaar voor een revolutie in hersenonderzoek gezorgd.  Het is nu mogelijk om de activiteit van honderden individuele hersencellen zichtbaar te maken in muizen tijdens gedragstaken. Dit kan over perioden van weken tot maanden worden gedaan, waardoor te zien is hoe hersencellen informatie verwerken en hoe dit verandert als de dieren leren.

Eén van de meest krachtige manieren om dit te bewerkstelligen is door DNA in de hersencellen te brengen, dat voor een fluorescerend eiwit codeert. Dit eiwit geeft meer licht als het aan calcium bindt. Omdat calcium de cellen binnenkomt als ze actief zijn, geven veranderingen in de fluorescentie aan wanneer de hersencellen vuren.

Uitdagende analyse

Een speciale microscoop die diep in het brein kan kijken, maakt het mogelijk om dergelijke veranderingen in intensiteit te filmen. Dit levert urenlange films op van honderden hersencellen die aan en uit gaan. Het is dan ook een grote uitdaging om deze informatie te analyseren. Slimme software is nodig om de hersencellen (of hun uitlopers) automatisch te herkennen, hun signalen te isoleren en ruis weg te filteren, en steeds dezelfde hersencellen terug te vinden in films die op verschillende dagen zijn opgenomen.

Er zijn verschillende softwarepakketten beschikbaar die enkele van deze taken uitvoeren, maar deze zijn niet altijd even intuïtief of gebruikersvriendelijk en bieden niet alle benodigde mogelijkheden. Om die reden hebben Leander de Kraker en Chris van der Togt in het Levelt lab een softwarepakket gemaakt dat al deze taken uitvoert en eenvoudig in het gebruik is.  De software is uitgebreid getest en beschreven in een artikel dat in Cell Reports Methods is gepubliceerd. De software zelf is gratis beschikbaar en via deze link te downloaden.

Download tool hier

Link paper

Delen
Christiaan Levelt poseert voor een foto.

Levelt Groep

Het brein van jonge mensen en dieren heeft een groot vermogen om vaardigheden te leren variërend van het zien met twee ogen tot het begrijpen van complexe sociale situaties. Het leren van verschillende vaardigheden gebeurt vaak tijdens vastgestelde fases in de de ontwikkeling, die “kritische periodes” worden genoemd. Aan het einde van een kritische periode wordt de vergaarde kennis vastgelegd, zodat we er ons leven lang gebruik van kunnen maken. De keerzijde is dat wat we niet of niet goed geleerd hebben, een leven lang problemen kan opleveren. Het is daarom van belang om te begrijpen hoe leerprocessen tijdens kritische periodes en in het volwassen brein verschillen en hoe kritische periodes afgesloten worden.

Het laboratorium van Christiaan Levelt bestudeert deze processen in de visuele hersenschors. Het laboratorium is daarbij bijzonder geïnteresseerd in de rol van zogenaamde “interneuronen”, hersencellen die de activiteit van andere hersencellen onderdrukken. Deze cellen blijken het starten en eindigen van kritische periodes te controleren. Maar ook in het volwassen brein reguleren deze hersencellen leerprocessen onder bepaalde omstandigheden.

Het lab onderzoekt op welke manieren deze cellen leerprocessen sturen en hoe dit mis kan gaan bij ontwikkelingsstoornissen van de hersenen. Een cruciale vraag hierbij is hoe we het leervermogen van het jonge of volwassen brein kunnen verhogen. Dit kan leiden tot nieuwe benaderingen voor de behandeling van ontwikkelingsproblemen van het brein, het herstellen van hersenschade, het tegengaan van verouderingsprocessen en het laten aanpassen van de hersenen aan visuele prothesen.

Lees meer