Entwicklung und Verifizierung einer Software zur Vermessung von murinen und humanen Nervenzellen des Hippocampus

Kurzfassung

Die Astronauten der heutigen Zeit verbringen mehrere Monate bis zu einem Jahr im Weltall, um Experimente im All durchzuführen(Rohrmeier, 2015). In dieser Zeit ist ihr Körper mehreren Belastungen unterworfen, wie zum Beispiel Schwerelosigkeit und Strahlung. Durch die Schwerelosigkeit wird der Körper degeneriert (Mittmeyer-Riehl, 2015). Daraus ergeben sich die Fragen welche Auswirkungen die Strahlung auf den Körper hat oder welche Folgen ein Langzeit Aufenthalt in der Schwerlosigkeit im Körper verursachen kann. Da im All die kosmische Strahlung unterschiedliche Qualitäten hat (Beatty, et al., 2015) ist es wichtig die biologische Konsequenzen zu untersuchen; es ist bereits bekannt, dass Strahlung Schäden an der DNA in Form von Strangbrüchen verursachen kann, woraus in der Folge Krebs entstehen kann (Cucinotta, et al., 2006). Die Auswirkungen von ionisierende Strahlungauf die Nervenzellenbeinhaltet Untersuchungen ob die Zellen komplett abgetötet werden (je nach Dosis), wie die Reparaturmechanismen arbeiten oder ob andere Einschränkungen entstehen, wie zum Beispiel das Ausbilden von Dendriten. Im Rattenmodel wurde bereits erwiesen, dass die Lern- und Gedächtnisfähigkeit durch 200 mGy Eisenionen (1GeV/u 56Fe) beeinträchtigt wird (Britten, et al., 2012). Durch niedrige Dosen von Protonen (250 mGy) können neurokognitive Defizite entstehen (Hienz, et al., 2010). Die Ursachen für diese Schäden wurden noch nicht gründlich erforscht. Jedoch hat man bereits Vermutungen für den Mechanismus der dabei abläuft. Zum einen besteht die Vermutung, dass die Nervenzellen absterben oder in ihrer Zellproliferation gestört werden (Sweet, et al., 2014). Zum anderen besteht die Vermutung, dass die Mechanismen der Schädigung auf die Stoffwechselwege zurück zu führen sind, wie zum Beispiel auf den Glutamin- (Chancellor, et al., 2014) oder Dopamin- Stoffwechsel (Machida, et al., 2010), der Reifung der Dendriten (Parihar, et al., 2015) oder durch oxidativen Stress (Tseng, et al., 2014). Neben der Frage der Strahlenschäden werden die Astronauten im All der Schwerelosigkeit ausgesetzt. Dadurch entsteht auch noch die Frage, ob die Schwerelosigkeit auch einen Einfluss auf die Bildung und Reifung von Neuronen hat.