Drei Wissenschaftler haben dieses Jahr den Nobelpreis für Medizin für ihre Arbeit über die Art und Weise erhalten, wie Licht die Aktivität einzelner Nervenzellen im Gehirn steuern kann. Die Auszeichnung geht an Karl Deisseroth, 54, Peter Hegemann, 71, und Georg Nagel, 73, für die Entwicklung einer Technik namens Optogenetik, die es Forschern ermöglicht, Neuronen mit Lichtstrahlen ein- und auszuschalten.
Das Nobelkomitee beschrieb die Methode als eine, „die jetzt in Laboren auf der ganzen Welt eingesetzt wird, um die Geheimnisse des Gehirns zu entschlüsseln.“ Thomas Perlmann, der Schriftführer des Medizin-Komitees, bestätigte, dass er alle drei Gewinner am Montagmorgen angerufen habe.
Die Drei Gewinner
Deisseroth ist an der Stanford University in Kalifornien tätig. Hegemann arbeitet an der Humboldt-Universität in Berlin. Nagel ist an der Universität Würzburg in Deutschland.
Ihre Forschung konzentriert sich auf lichtgesteuerte Ionkanäle – Proteine, die sich als Reaktion auf Licht öffnen oder schließen und geladenen Teilchen erlauben, über Zellmembranen zu wandern. Indem Forscher Gene für diese Kanäle in Neuronen einschleusen, können sie präzise neuronale Aktivität mit Lichtblitzen auslösen.
Wie Optogenetik funktioniert
Optogenetik kombiniert Genetik und Optik, um die Zellfunktion zu steuern, typischerweise in lebendem Gewebe, und ermöglicht es so, die Auswirkungen neuronaler Aktivität auf Verhalten und Kognition direkt zu beobachten.
Der Prozess beginnt mit einem Gen, das ein lichtempfindliches Protein codiert. Forscher schleusen dieses Gen in Neuronen ein, oft unter Verwendung von viralen Vektoren. Wenn Licht auf die modifizierten Zellen trifft, öffnen sich die Kanäle und lassen Ionen durch die Zellmembran fließen. Dieser Fluss löst elektrische Aktivität aus und schaltet das Neuron effektiv ein oder aus.
Das Timing ist präzise. Lichtimpulse können in Millisekunden ausgeliefert werden, so dass Forscher natürliche neuronale Signale mit großer Präzision nachahmen können. Die Spezifität ist ebenfalls hoch: Forscher können bestimmte Zelltypen ansprechen, indem sie das lichtempfindliche Protein nur in diesen Zellen exprimieren.
Was die Forschung tatsächlich verändert hat
Die Preisverleihung weist darauf hin, dass die Methode „jetzt in Laboren auf der ganzen Welt eingesetzt wird, um die Geheimnisse des Gehirns zu entschlüsseln.“ Das ist keine Worthülse. Es beschreibt eine echte Veränderung der Funktionsweise der Neurowissenschaft.
Vor der Optogenetik konnten Forscher messen, was Neuronen taten oder sie elektrisch stimulieren, aber sie konnten sie nicht mit der gleichen Präzision kontrollieren. Die Optogenetik änderte das.
Die Technik ist zu Standardausstattung in Neurowissenschaftslabors weltweit geworden. Ihre Stärke liegt in der Präzision: Im Gegensatz zu Medikamenten oder Elektroden kann Licht einen einzelnen Neuronentyp in einem lebenden Tier anvisieren, ohne benachbarte Zellen zu beeinträchtigen.
Das Preisgeld
Der Nobelpreis beinhaltet einen Geldbetrag. Dieses Jahr beträgt er 12 Millionen schwedische Kronen, etwa 1,2 Millionen Dollar. Dieser Betrag geht an eine einzelne Person, eine kleine Gruppe von Preisträgern oder eine Organisation, je nach Fall.
Der Zeitplan der Nobelwoche
Der Medizinpreis eröffnet eine Woche der Ankündigungen. Dem folgt am Dienstag der Physikpreis, am Mittwoch der Chemiepreis und am Donnerstag der Literaturpreis. Danach bringt am Freitag der Friedenspreis, gefolgt vom Nobel-Gedächtnispreis für Wirtschaftswissenschaften am 12. Oktober.
Der Zeitplan ist ein vertrauter. Jedes Fachgebiet bekommt seinen Moment, und die Preise prasseln im Laufe der Woche auf und bauen auf die Bekanntmachung der Wirtschaftswissenschaften am Ende zu.
Der Preis des Vorjahres
Zur Information ging der Medizinpreis des letzten Jahres an drei Wissenschaftler, die das Immunsystem untersuchten.
Der Preis dieses Jahr verfolgt einen anderen Ansatz. Anstatt zu untersuchen, was das Gehirn wahrnimmt, untersucht er, wie das Gehirn handelt – wie einzelne Zellen feuern und was passiert, wenn sie aufhören.
Was wir daraus machen
Das Nobelkomitee hat eine Methode ausgezeichnet, die es Forschern ermöglicht, das Gehirn in Aktion zu sehen, Neuron für Neuron. Es würdigt auch die drei Personen hinter der Arbeit, von denen jede Beiträge geleistet hat, die zusammen die Methode aufgebaut haben.
Der Preis ist eine Erinnerung daran, dass die Wissenschaft durch Zusammenarbeit und Anhäufung voranschreitet. Eine Entdeckung gehört selten einer Person. Sie gehört denjenigen, die sie vorangetrieben haben, und den Werkzeugen, die sie dafür geschaffen haben.
Das Nobelkomitee hat ausgezeichnet gewählt. Die Methode wird jetzt in Laboren auf der ganzen Welt eingesetzt, um die Geheimnisse des Gehirns zu entschlüsseln. Das ist die höchste Auszeichnung, die ein Wissenschaftler erhalten kann.
Wesentliche Fakten
- Gewinner: Karl Deisseroth (54), Peter Hegemann (71), Georg Nagel (73)
- Institutionen: Deisseroth an der Stanford University in Kalifornien, Hegemann an der Humboldt-Universität in Berlin, Nagel an der Universität Würzburg in Deutschland
- Methode: Licht-aktivierte Ionkanäle und Optogenetik
- Preisgeld: 12 Millionen schwedische Kronen (etwa 1,2 Millionen Dollar)
- Bekanntgabe: Montag im Karolinska-Institut in Stockholm
- Nächste Preise: Physik am Dienstag, Chemie am Mittwoch, Literatur am Donnerstag
- Abschluss: Nobel-Gedächtnispreis für Wirtschaftswissenschaften am 12. Oktober
Die Entscheidung des Nobelkomitees ehrt eine Methode, die zu Standardausrüstung in Neurowissenschaftslaboren weltweit geworden ist. Die Methode wird jetzt in Laboren auf der ganzen Welt eingesetzt, um die Geheimnisse des Gehirns zu entschlüsseln. Das ist die höchste Auszeichnung, die ein Wissenschaftler erhalten kann.
Quellenmaterial: „Nobel-Medizinpreis geht an 3 Wissenschaftler für Forschung zur Gehirnaktivität“, NPR.
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