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Die kausale Analyse neuronaler Netzwerke bedarf einer selektiven Manipulation neuronaler Subpopulationen im intakten Organismus. Optogenetik ist eine maßgeschneiderte Methode genau für diese Anforderungen. Hier stellen wir die Methode der Optogenetik vor und zeigen exemplarische Anwendungen in den Neurowissenschaften. Lichtsensitive Transmembrankanäle und lichtgetriebene Ionenpumpen, die komplett genetisch kodiert werden und ohne exogene Kofaktoren funktionell sind, bilden die Basis der Optogenetik. Mittels viraler Vektoren und in Kombination mit zelltypspezifischen Promotoren können diese Opsine selektiv in postmitotischen Neuronen exprimiert werden, von der Einzelzelle zur neuronalen Population. Eine Stimulation mit Licht, welches nicht- oder minimal invasiv über Glasfasern eingestrahlt werden kann, führt je nach Typ des Opsins entweder zu einer Depolarisation oder einer Hyperpolarisation des genetisch modifizierten Neurons und somit zu einer Induktion oder Inhibition neuronaler Aktivität. Somit können genetisch definierte Netzwerkkomponenten mittels Licht bimodal manipuliert werden, wobei die Detektion der neuronalen Antwort auch rein optisch erfolgen kann, mittels einer Ko-Applikation fluoreszierender Indikatoren.

Optogenetik: Eine neue Methodik zur kausalen Analyse neuronaler Netzwerke in vivo