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CAR - ein Programm zur Rekonstruktion von elektronenmikroskopischen Serienschnitten

MPS-Authors
/persons/resource/persons95576

Sätzler,  Kurt
Department of Cell Physiology, Max Planck Institute for Medical Research, Max Planck Society;
Synaptic Transmission MNTB, Max Planck Institute for Medical Research, Max Planck Society;

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Citation

Sätzler, K. (2002). CAR - ein Programm zur Rekonstruktion von elektronenmikroskopischen Serienschnitten.


Cite as: http://hdl.handle.net/11858/00-001M-0000-0028-3372-2
Abstract
m Gegensatz zur Lichtmikroskopie, bei der man mit Hilfe der Methode der sog. optischen Schnitte die dreidimensionale Gestalt biologischer Objekte erfassen und auswerten kann, ist in elektronenmikroskopischen, physikalischen Schnittserien keine Orientierung der Schnittbilder zueinander gegeben, was diese Aufnahmemethode für hochauflösende, dreidimensionale Untersuchungen zunächst ungeeignet erscheinen läßt. Mit unseren Forschungsarbeiten beschreiten wir neue Wege, die die dreidimensionale Verarbeitung auch großer elektronenmikroskopischer Schnittserien zulässt. Hierzu werden der Verlust der Orientierung und die beim einem eigens für diese Problemstellung entwickelten Programm (CAR) dienen die korrigierten, digitalisierten Querschnittsdaten der Objekte als Ausgangspunkt für die Rekonstruktion. Dem Rekonstruktionsalgorithmus ist der sog. Delaunaygraph zugrunde gelegt, der eine Zerlegung des Objektes in Tetraeder ermöglicht. Durch Einführung interpolierender Punkte in die Rekonstruktion ist es möglich, auch Bifurkationen und richtig zu repräsentieren. Die in dieser Arbeit entwickelten Techniken wurden am Beispiel der Heldschen Calyx, einer Riesensynapse im Hirnstamm der Ratte (Durchmesser: ca. 20 µm) angewandt. Die Calyx wurde in 270 Ultradünnschnitte der Schnittdicke 70 nm geschnitten und mit einer Pixelauflösung von etwa 3 nm elektronenmikroskopisch erfasst und digitalisiert. Neben Volumen und Oberfläche der am Terminal beteiligten prä- und postsynaptischen Zellen wurde die Größe des synaptischen Spaltes, die Anzahl, mittlere Größe und Verteilung der aktiven Zonen bestimmt, die für den Vorgang der synaptischen Übertragung sehr wichtig sind. Daher werden diese Daten gemeinsam mit den Eckdaten der physiologischen Messungen als Ausgangspunkt für Reaktions-Diffusions-Simulationen der Transmittermoleküle im synaptischen Spalt dienen, welche zu einem besseren Verständnis der synaptischen Übertragung beitragen werden.