wisscomm

Sensorhülle für Organoide

Um die Folgen von Rückenmarksverletzungen besser zu verstehen, ist es wichtig zu untersuchen, wie Entzündungsprozesse die Aktivität der betroffenen Nervenzellen beeinflussen.

Nach einer Rückenmarksverletzung können entzündliche Reaktionen beispielsweise zusätzliche Schäden am Nervengewebe verursachen und die Erholung maßgeblich beeinträchtigen.

Solche Zusammenhänge lassen sich unter anderem mithilfe sogenannter Organoide untersuchen. Das sind winzige, dreidimensionale Gewebemodelle, die im Labor aus Stammzellen gezüchtet werden. Durch gezielte Steuerung ihrer Entwicklung können sie bestimmte Eigenschaften menschlicher Organe nachbilden.

So lassen sich beispielsweise kleine Modelle des Rückenmarks herstellen, die sowohl elektrisch aktive Nervenzellen als auch Gliazellen enthalten, die unter anderem an Entzündungsreaktionen beteiligt sind.

Um nun in diesen kleinen Modellen alle Vorgänge zu untersuchen, wäre es hilfreich, die elektrischen Signale der Nervenzellen und die Entzündungsbotenstoffe gleichzeitig messen zu können. Das ist allerdings bisher technisch schwierig, auch weil herkömmliche Elektroden an der unregelmäßigen Oberfläche nur schwer ausreichend Kontakt finden.

Ein Forschungsteam aus Südkorea hat dafür eine interessante technische Lösung entwickelt.

Sie entwickelten eine hauchdünne elektronische Hülle aus einem speziellen Kunststoff. Bei Raumtemperatur ist sie noch relativ fest. Erwärmt sie sich auf etwa 37 Grad Celsius, wird sie weich und legt sich selbstständig um das Organoid.

Der Clou: In die Hülle sind sowohl winzige Elektroden eingebaut, die die elektrischen Signale der Nervenzellen aufzeichnen als auch Sensoren, um bestimmte Entzündungsbotenstoffe nachzuweisen.

In einem ersten Test lösten die Forschenden mit dem Entzündungsbotenstoff TNF-α gezielt eine Entzündungsreaktion in gesunden Organoiden aus. Mit der neuen Sensorhülle konnten sie anschließend messen, dass die Nervenzellen mit steigender TNF-α-Konzentration immer häufiger elektrische Signale erzeugten. Gleichzeitig konnten die Sensoren nachweisen, dass der Entzündungsmarker IL-8 im Organoid anstieg.

Auch nach einer Rückenmarksverletzung können solche Prozesse die Signalübertragung im Nervengewebe stören und zu weiteren Funktionsverlusten beitragen. Dabei ist es wichtig zu verstehen, dass auch eine erhöhte Aktivität der Nervenzellen ein Problem ist, da es zeigt, dass die „gesunde Balance“ aus dem Ruder läuft.

Ich finde diese technische Entwicklung wirklich erstaunlich. Für die Grundlagenforschung könnte das ein echter Fortschritt sein. Langfristig könnte diese Hülle beispielsweise auch helfen, die Wirkung verschiedener Medikamente in solchen Modellen zu vergleichen.

Quelle
Lee et al. (2026), Biosensors and Bioelectronics
doi.org/10.1016/…

KI für den Artenschutz

Vogelstimmen lassen sich inzwischen recht zuverlässig mithilfe von Apps bestimmen. Bei Fröschen und Kröten ist das bislang jedoch weniger verbreitet. Dabei könnten gerade ihre Rufe wertvolle Informationen für den Artenschutz liefern.

Ein Forschungsteam der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung und der HTW Dresden hat deshalb eine KI entwickelt, die 14 mitteleuropäische Froschlurche anhand ihrer Rufe unterscheiden kann. Das System heißt AnuraPAM und basiert auf der Technologie von BirdNET, die ursprünglich zur Erkennung von Vogelstimmen entwickelt wurde.

Anura ist die wissenschaftliche Bezeichnung für die Ordnung der Froschlurche, zu der Frösche, Kröten und Unken gehören. PAM steht für Passive Acoustic Monitoring, also passive akustische Überwachung. Dabei zeichnen Mikrofone Tierlaute auf, ohne dass die Tiere aktiv angelockt oder gestört werden müssen.

Für das Training der KI nutzten die Forschenden Tonaufnahmen aus wissenschaftlichen Archiven, Bestimmungsbüchern und privaten Sammlungen. Einige Aufnahmen waren bereits mehrere Jahrzehnte alt. Anschließend testeten sie vier unterschiedlich trainierte Modelle mit Aufnahmen, die zuvor nicht für das Training verwendet worden waren.

Das Ergebnis kann sich sehen lassen. Die meisten Arten wurden zuverlässig unterschieden, darunter Erdkröte, Grasfrosch und Kreuzkröte. Schwieriger war die Bestimmung der Wasserfrösche. Hier überschneiden sich die Rufmerkmale verschiedener Arten, unter anderem weil der Teichfrosch aus der Kreuzung zweier anderer Wasserfroscharten hervorgegangen ist.

Für den Naturschutz könnte AnuraPAM eine praktische Hilfe werden. Aufnahmegeräte können über längere Zeit an Gewässern aufgestellt werden und die Rufe der Tiere erfassen. Die KI übernimmt anschließend einen großen Teil der Auswertung. So lassen sich Vorkommen und Veränderungen der Rufaktivität mit vergleichsweise geringem Aufwand dokumentieren.

Die Modelle sind frei verfügbar und können auch über eine Android-App genutzt werden. Damit ist die Technik nicht nur für die Forschung interessant, sondern auch für Menschen, die sich ehrenamtlich oder hobbymäßig mit Amphibien beschäftigen.

Hierzu aus dem Paper, Nachtrag, S.8:
Eine einfache Möglichkeit, AnuraPAM zu verwenden bietet die BatGizmo App für Android von John Mears. Diese gibt es im Playstore. Anschließend “AnuraPAM-Classifier for BatGizmo” aus dem Zenodo Archiv herunterladen und in die App importieren.

Ist zwar jetzt nicht die ideale Jahreszeit, aber ihr könnt es euch ja schon mal merken.

Quelle:
Elsner et al. (2026), Salamandra, 62(4), 287–297.
„From calls to conservation: AnuraPAM, a ready-to-use acoustic classifier for Central European anurans“.
salamandra-journal.com/salamandra/…