Filmen durch die Eierschale 16.07.2013, 06:59 Uhr

Ungeschlüpftes Küken wird für die Forschung zum Filmstar

Zum weltweit ersten Mal ist es Wissenschaftlern gelungen, mittels Magnetresonanz-Tomografie (MRT) die natürliche Entwicklung eines Hühnerembryos bis zum Schlüpfen in Echtzeit zu filmen. Forscher der „Biomedizinischen NMR Forschungs-GmbH“ in Göttingen scannten ein befruchtetes Ei mit einem weltweit einzigartigen Bildgebungsverfahren, das zukünftig auch bei Operationen zum Einsatz kommen könnte.

Das gesunde Küken nach dem Schlüpfen: Zum ersten Mal wurde der Schlüpfvorgang vom Anfang bis zum Ende gefilmt.

Das gesunde Küken nach dem Schlüpfen: Zum ersten Mal wurde der Schlüpfvorgang vom Anfang bis zum Ende gefilmt.

Foto: Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie

Auf dieser Welt gibt es trotz unerschöpflichen Forscherdrangs des Menschen immer noch Prozesse, die unbeobachtet sind. Und dazu zählt auch der Kampf eines ungeborenen Kükens durch seine Eierschale hinaus in die Welt. Bislang wusste niemand so genau, was im Inneren des Eies bei diesem Schlupfvorgang passierte. Bislang. Denn diese Wissenslücke hat nun ein Forscherteam der Biomedizinischen NMR Forschungs-GmbH des Max-Planck-Instituts für biophysikalische Chemie geschlossen.

Magnetspule wird dank Brötchentüte zum gemütlichen Nest

Ab dem 20. Entwicklungstag nahmen die Forscher Shuo Zhang und Arun Joseph das Ei jeden Tag zur gleichen Zeit aus dem Brutkasten, um es zwischen einer Magnetspule zu justieren. Um dabei die Brutbedingungen in der großen Human-MRT-Röhre aufrecht zu halten, bauten die Wissenschaftler ganz pragmatisch mit einer Brötchentüte eine belüftete Höhle um das Ei. Dann erstellten sie im MRT-Gerät Schichtaufnahmen längs durch den Körper des Embryos und beobachteten Körperhaltung, Lage der Gliedmaßen und innerer Organe aus verschiedenen Blickrichtungen.

Arun Joseph befestigt die Bruthöhle zwischen den Magnetspulen des MRT-Gerätes.

Arun Joseph befestigt die Bruthöhle zwischen den Magnetspulen des MRT-Gerätes.

Quelle: Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie

„Entscheidend war für uns, die natürliche Dynamik des Hühnerembryos zu beobachten“, erklärt Projektleiter Roland Tammer. Und das ist gar nicht so leicht, da ein Küken nicht stillhält, sondern sich unvorhersehbar hin- und herbewegt. „Je stärker sich das Küken bewegte, desto komplizierter wurde es für uns, die Scan-Ebene nicht zu verlieren und Details zu erkennen.“

Um dennoch vergleichbare Schnittbilder zu erhalten, orientierten sich die Forscher bei der Ausrichtung des Eis am Kopf des spiralartig gerollten Vogels. „Wir haben uns auf das Gehirn und die Glaskörper der Augen als markante und helle Erkennungsmerkmale konzentriert“, sagt Tammer weiter. „Diese konnten wir trotz aller Bewegungen immer am sichersten wiederfinden.“

Neue Kamera filmt Schlupfvorgang mit 50 Bildern pro Sekunde

Besonders interessant war für die Forscher die Dynamik des Schlupfprozesses. Nach 21 Tagen ist das Küken entwickelt genug, um diesen Kraftakt im engen Ei anzugehen. Kurz bevor sich das Küken an die Arbeit machte, stellten die Forscher das Ei für 24 Stunden am Stück in die MRT-Röhre – und wurden erstmals Zeuge eines erstaunlichen Vorgangs. „Es war unglaublich spannend zu sehen, wie sein Brustkorb arbeitete und welche Anstrengungen es aufbringen musste, um sich aus der Schale zu befreien“, berichtet Tammer.

Dr. Roland Tammer, Dr. Shuo Zhang, Siegfried Machemehl (Rassegeflügel-Züchter) und Arun Joseph (v.l.n.r.) mit Brutkasten und Marans-Hahn

Dr. Roland Tammer, Dr. Shuo Zhang, Siegfried Machemehl (Rassegeflügel-Züchter) und Arun Joseph (v.l.n.r.) mit Brutkasten und Marans-Hahn

Quelle: Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie

In der letzten Dreiviertelstunde schalteten die Wissenschaftler die Kamera ein. Diese arbeitet mit dem neuen Bildgebungsverfahren FLASH 2 und ermöglicht dank eines mathematischen Rekonstruktionsprinzips schnelle Aufnahmezeiten von bis zu 50 Einzelbildern pro Sekunde. Die typische Zeit für eine MRT-Aufnahme kann so von mehreren Minuten auf bis zu 20 Millisekundem verkürzt werden. „Wir konnten mit FLASH 2 von außen und ganz ohne das lebende Küken zu stören seine Bewegungen in der engen Eierschale live mitverfolgen“, sagt Tammer abschließend. Dieses Verfahren verheiße neue Wege für medizinische Anwendungen. Ein Beispiel sind diagnostische Eingriffe oder Operationen unter gleichzeitiger MRT-Kontrolle.

Von Patrick Schröder
Von Patrick Schröder

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