Die neue Methode des Institutes of Science and Technology Austria (ISTA) funktioniert unter Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) und erlaubt es, sehr genaue Bilder anzufertigen – eine Art 3D-Live-Betrachtung an lebendem Gewebe.

Zur Live-Darstellung versehen die Forschenden den Raum um die Zellen mit Farbstoff. Dann wird der negative Schatten der eigentlich unsichtbaren Zellen sozusagen belichtet. Will man das Gewebe allerdings in 3D abbilden und so feine Strukturen wie jene im Gehirn entschlüsseln, muss man mit hohen Lichtintensitäten arbeiten, die dazu führen, dass man dem Gewebe quasi dabei zusehen kann, wie es durch die Wechselwirkung mit dem Licht zerstört wird, erklärt Forscher Johann Danzl.

Tandem Laser und KI

Um Hirngewebe in 3D zu rekonstruieren, während es lebt, verwenden die Forschenden nun Licht im Infrarot-Bereich, weil das für das Gewebe am schonendsten ist. Ausserdem veränderten sie die Lichtmuster, mit denen die Probe bestrahlt wird, um die Auflösung in allen drei Raumrichtungen zu erhöhen. Der Schlüssel lag nun darin, das Ausmass an eingesetztem Licht möglichst gering zu halten, um die Probe so wenig wie möglich zu beeinflussen: Jeder Bildpunkt wird nur sehr kurz (wenige Mikrosekunden) mit den Laserstrahlen abgerastert, sodass sich nach rund zwei Minuten ein 3D-Bild des Gewebevolumens aufbaut. In diesem Bild zeichnen sich aber die Strukturen nur grob vom Hintergrund ab. Den Aufbau der detaillierten Bilder übernehmen KI-Systeme.