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Der Fadenwurm Caenorhabditis elegans ist aufgrund seiner Durchsichtigkeit sowie seines anatomisch sehr gut definierten Nervensystems aus 302 Neuronen, welche quan­tifizierbare Verhaltensweisen regulieren, ein ideales Modellsystem für die Entwicklung und Anwendung optogenetischer Methoden. Optogenetisch modifizierte Nervenzellen lassen sich akut durch Licht erregen oder hemmen und die Auswirkungen auf das Verhalten beobachten. Spezielle Beleuchtungssysteme erlauben die Manipulation mehrerer Nervenzellen an „Knotenpunkten“ der neuronalen Schaltkreise mit verschie­denen Lichtfarben, um somit unterschiedliche optogenetische Werkzeuge zu steuern. Zudem erlauben genetisch kodierte, optische Sensoren für neuronale Aktivität auch dann Rückschlüsse, wenn die optogenetische Intervention gar keine offensichtliche Verhaltensänderung hervorruft. Die Stimulation quantifizierbarer Verhaltensweisen erlaubt die Funktion von Genen zu analysieren, die in dem entsprechenden Neuron für Signalkodierung oder Verstärkung notwendig sind. Schließlich lässt sich auch die Funktion chemischer Synapsen sowie ihrer Proteine nach optogenetischer Stimulation durch elektrophysiologische oder elektronenmikroskopische Experimente analysieren.

Optogenetische Analyse der Funktion neuronaler Netzwerke und der synaptischen Transmission in Caenorhabditis elegans