Neurowissenschaft und
Neurobiologie
Vorantreiben von Innovationen in der Neurowissenschaft mit humanrelevanten, aus iPSC gewonnenen neuronalen Modellen und KI-gestützter Automatisierung.
Förderung der neurowissenschaftlichen und neurobiologischen Forschung mit humanrelevanten Modellen und KI-Automatisierung
Molecular Devices engagiert sich für die Weiterentwicklung der Neurowissenschaft und Neurobiologie durch innovative Lösungen, die es Forschern ermöglichen, die komplexe Struktur des Gehirns und der neuronalen Netzwerke zu erforschen. Unsere Spitzentechnologien und umfassenden Plattformen sind darauf ausgelegt, ein breites Spektrum an Forschungsgebieten zu unterstützen – von zellulären und molekularen Prozessen bis hin zur Erforschung neurodegenerativer Erkrankungen und Neuropharmakologie.
Wir sind Vorreiter in der KI-gestützten neurowissenschaftlichen Forschung, indem wir komplexe Arbeitsabläufe für 3D-Neuronenmodelle automatisieren und die reproduzierbare, automatisierte Entwicklung von Gehirnorganoiden aus iPSC-abgeleiteten Modellen ermöglichen. Durch den Einsatz fortschrittlicher Analysen und maschinell lernfähiger Automatisierung helfen unsere Lösungen Forschern dabei, kritische Herausforderungen in Studien zur Erforschung des Gehirns und des zentralen Nervensystems (ZNS) zu bewältigen und zuverlässige Ergebnisse in den verschiedensten Forschungsgebieten zu erzielen.
Lesen Sie das Interview mit Dr. Felix Spira, Automatisierung von Gehirnorganoiden zur Förderung der neurodegenerativen Forschung.
Die Forschungslandschaft der Neurowissenschaften und Neurobiologie verstehen
Zunehmende neurologische Erkrankungen und der Bedarf an humanrelevanten Modellen
Artikel lesen: Neurowissenschaft: Überbrückung der Kluft zwischen zellbasierter Forschung und Humanforschung
Neurologische Erkrankungen nehmen zu, betreffen bis zu eine Milliarde Menschen und werden zu einer Hauptursache für Behinderungen und Todesfälle. Darüber hinaus werden Umweltchemikalien wie Blei, Methylquecksilber und Organophosphate mit neurologischen Entwicklungsstörungen wie Verhaltens- und kognitiven Problemen, darunter ADHS, Autismus-Spektrum-Störungen und niedrigerem IQ in Verbindung gebracht, was auf Lücken bei Sicherheitstests hinweist. Darüber hinaus ist die Neurotoxizität ein wichtiger Faktor bei der Wirkstoffentwicklung, der zu kostspieligen Verzögerungen und fehlgeschlagenen Studien führen kann.
Mit dem Ziel der besseren Behandlung und Vorbeugung bedarf es verstärkter Forschung, um diese Krankheiten auf zellulärer und molekularer Ebene zu verstehen. Fortschrittliche Methoden auf der Grundlage von menschlichen iPSC-basierten Gehirnorganoiden und Hochdurchsatz-Bildgebungsverfahren bieten genaue Modelle für die Untersuchung neurologischer Störungen, das Testen von Chemikalien und die Entwicklung sicherer Medikamente.
Das Studium der Neurowissenschaften und Neurobiologie verstehen
Das Studium der Neurowissenschaft konzentriert sich auf das Gehirn, das Rückenmark und die Neuronen – ein Netzwerk aus sensorischen und motorischen Nervenzellen. Forscher untersuchen ihre Struktur, Funktion und Entwicklung, um zu verstehen, wie sie zusammenwirken und unsere Gedanken, Gefühle und Verhaltensweisen beeinflussen. Die Neurobiologie hingegen befasst sich mit der Erforschung der physikalischen Komponenten des Nervensystems auf zellulärer und molekularer Ebene mit Schwerpunkt auf seiner Struktur, seinen Mechanismen und seinen Auswirkungen auf sensorische und motorische Systeme, Verhalten, Kognition, Gedächtnis und Emotionen.
Die Erforschung der zellulären und molekularen Grundlagen der Neurobiologie und Neurowissenschaften liefert tiefe Einblicke in das Nervensystem. Durch die Erforschung der Struktur und Funktion von Neuronen und Gliazellen sowie von Prozessen wie Neurogenese, synaptischer Übertragung und Signaltransduktion versuchen Forscher, die Mechanismen neuronaler Funktion zu verstehen. Diese Forschung fördert auch die Entwicklung neuartiger Therapien für neurologische Erkrankungen wie Alzheimer, Parkinson, Multiple Sklerose, Depression und andere neurologische und psychiatrische Krankheiten.
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Die Verlagerung hin zu iPSC-Modellen, 3D-Neuronensystemen und KI-Automatisierung
Die Verlagerung hin zu humanrelevanten Modellen und KI in der neurowissenschaftlichen Forschung
Artikel lesen: Organoide versprechen eine Beschleunigung der Parkinson- und Alzheimer-Forschung sowie der Wirkstoffforschung
Die Nachfrage nach aussagekräftigeren, patientenrelevanten Daten verändert die Art und Weise, wie wir neurologische Erkrankungen erforschen und Therapien entwickeln. Traditionelle Tiermodelle sind zwar wertvoll, weisen jedoch Einschränkungen bei der Modellierung der menschlichen Physiologie und der Krankheitsmechanismen auf. Dies hat zu einer transformativen Verlagerung hin zu humanrelevanten In-vitro-Modellen geführt – insbesondere solchen, die aus humanen induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSC) gewonnen werden –, die eine größere physiologische Genauigkeit und ein größeres translationales Potenzial für die Forschung und die Wirkstoffentwicklung bieten.
Gleichzeitig revolutioniert KI die Neurowissenschaft, indem sie komplexe Arbeitsabläufe automatisiert, erweiterte Analysen ermöglicht und anhand umfangreicher Daten neue Erkenntnisse gewinnt. KI-gesteuerte Plattformen sind heute unverzichtbar für die reproduzierbare Modellentwicklung, das Hochdurchsatz-Screening und die quantitative Analyse neuronaler Aktivitäten und Krankheitsmechanismen.
Methodik automatisierter Arbeitsabläufe für aus hiPSC gewonnene Gehirnorganoide
Manuelle Arbeitsabläufe für die Kultivierung von neuronalen 3D-Modellen sind arbeitsintensiv, anfällig für Variabilität und schwer skalierbar. Unsere KI-gestützte Automatisierung vereinfacht diese Prozesse und ermöglicht es Forschern, Protokolle zu standardisieren und die Entwicklung von Gehirnorganoiden mit größerer Effizienz und Reproduzierbarkeit zu skalieren. Diese Verlagerung erschließt und erweitert die physiologische Relevanz von 3D-Modellen und markiert einen entscheidenden Schritt in der digitalen Transformation der neurowissenschaftlichen Forschung.
- Überwindung der Variabilität in der Zellkultur
Das automatisierte Zellkultursystem CellXpress.ai automatisiert die Organoidentwicklung und minimiert manuelle Eingriffe und Bedienungsfehler, was für ein gleichbleibendes Zellwachstum und die Differenzierung von aus iPSC gewonnenen neuronalen Modellen entscheidend ist. Das Ergebnis ist eine Grundlage aus hochgradig reproduzierbaren 3D-Modellen, die für ein erweitertes Screening bereit sind.
- Skalierung der Funktionsanalyse
Die Plattform ermöglicht eine Funktionsanalyse mit hohem Durchsatz, die manuell nicht erreichbar wäre:- High-Content-Screening (HCS): Das ImageXpress HCS.ai System liefert zuverlässige und reproduzierbare Ergebnisse für Hochdurchsatz-Screenings, indem es detaillierte Bilder für komplexe Assays wie neuronale Netzwerkanalysen und Screening auf Neurotoxizität erfasst.
- Funktionsassays in Echtzeit: Das FLIPR Penta System ist nahtlos integriert, um detaillierte Echtzeitstudien der neuronalen Aktivität und komplexer Krankheitsmechanismen unter Verwendung der aus menschlichen iPSC abgeleiteten Modelle zu ermöglichen.
Ein vollständig integrierter, automatisierter Arbeitsablauf für Gehirnorganoide, von der Kultur bis hin zur funktionellen und morphologischen Beurteilung.
Integrierte Komplettlösungs-Plattform für skalierbare, KI-gestützte neurowissenschaftliche Forschung und Wirkstoffforschung
Unsere integrierte Plattform für neurowissenschaftliche Komplettlösungen wurde entwickelt, um die Forschung und Wirkstoffentwicklung durch einen nahtlosen, automatisierten Arbeitsablauf zu beschleunigen. Durch die Verbindung führender Systeme – darunter das automatisierte Zellkultursystem CellXpress.ai, das ImageXpress HCS.ai System und die Bildanalysesoftware IN Carta – bietet diese Lösung eine beispiellose Reproduzierbarkeit und Skalierbarkeit, von der Gewinnung von iPSC und der Entwicklung von Organoiden (Schritt 1–2) bis hin zur KI-gestützten Datenintegration und den endgültigen Forschungsergebnissen (Schritt 6–7). Dieser ganzheitliche Ansatz vereinfacht komplexe Assays, ermöglicht ein Hochdurchsatz-Screening auf Neurotoxizität und funktionelle Aktivität und unterstützt letztendlich wichtige Anwendungen wie neurodegenerative Erkrankungen, Neuroinflammation und die Validierung von Wirkstoffzielen.
Neurowissenschaftliche Lösungen nach Forschungsgebiet und Auswirkungen in der Praxis
Das CellXpress.ai System ermöglicht die langfristige, reproduzierbare Kultivierung von aus menschlichen iPSC gewonnenen Gehirnorganoiden und Neurosphären für die Modellierung von Krankheiten wie Alzheimer und Parkinson.
Das ImageXpress HCS.ai und das FLIPR Penta System ermöglichen die funktionelle und morphologische Charakterisierung, einschließlich der Beschreibung von Kalzium-Oszillationen und Netzwerkdynamiken.
Das FLIPR Penta System unterstützt das schnelle, skalierbare Screening von Verbindungen auf Wirksamkeit und Sicherheit in neuronalen Modellen mit einer automatisierten Datenerfassung und einer KI-basierten Analyse.
SpectraMax® iD3s/iD5e Mikroplatten-Reader mit SoftMax Pro Software liefern quantitative Messwerte für pharmakologische Assays.
Das ImageXpress HCS.ai System ermöglicht das multiplexe Imaging und die Analyse von Interaktionen zwischen Immunzellen und Nervenzellen, einschließlich Mikroglia und Astrozyten, in 3D-Kulturen.
Anpassbare Arbeitsabläufe ermöglichen die Untersuchung neuroinflammatorischer Reaktionen und Immunmodulation in Krankheits- und Verletzungsmodellen mit KI-gestützter Bildsegmentierung und phänotypischer Analyse.
Das CellXpress.ai System automatisiert die Kultivierung und Differenzierung von aus iPSC-abgeleiteten neuralen Vorläuferzellen zu 3D-Organoiden und Mikrogeweben und unterstützt damit Studien zur Neurogenese, Migration und Reifung.
Das ImageXpress HCS.ai System und die IN Carta Software bieten High-Content-Imaging und -Analyse von Meilensteinen der Entwicklung, Neuritenauswuchs und Netzwerkbildung mit KI-gestützter Verfolgung und Quantifizierung.
FLIPR® Penta und ImageXpress HCS.ai Systeme ermöglichen funktionelle Neurotoxizitätsassays mit hohem Durchsatz unter Verwendung von aus humanen iPSC-abgeleiteten Neuronen und 3D-Neurosphären.
Assays umfassen die Analyse von Kalziumoszillationen, die Quantifizierung des Neuritenauswuchses und die Erstellung von Profilen zur Überlebensfähigkeit, die alle zum Zweck einer schnellen und objektiven Bewertung auf KI basieren.
Das ImageXpress HCS.ai System und die IN Carta Software ermöglichen eine automatisierte, quantitative Analyse der Aktivität, Konnektivität und Morphologie neuronaler Netzwerke in 2D- und 3D-Kulturen.
Das FLIPR Penta System liefert mithilfe von Kalzium-Flux-Assays Funktionsauswertungen der Netzwerkaktivität in Echtzeit, mit KI-fähiger Mustererkennung und Netzwerkkartierung.
Wichtige Anwendungen für die neurowissenschaftliche Forschung
Neueste Ressourcen
Häufig gestellte Fragen
F1: Wie verbessert KI die Forschung auf dem Gebiet der Neurowissenschaft und Neurobiologie?
A: KI automatisiert komplexe Arbeitsabläufe, ermöglicht eine schnelle und objektive Analyse von High-Content-Daten und deckt Muster und Erkenntnisse auf, die manuell nur schwer oder gar nicht zu erkennen wären. Dies führt zu einer höheren Reproduzierbarkeit, Skalierbarkeit und mehr Entdeckungen in der neurowissenschaftlichen Forschung.
F2: Was sind die Vorteile der Verwendung von aus menschlichen iPSC-abgeleiteten Modellen in der neurowissenschaftlichen und neurobiologischen Forschung?
A: Modelle auf Basis menschlicher iPSC bieten physiologisch relevante Systeme, die die Biologie des menschlichen Gehirns genau widerspiegeln und damit die Einschränkungen traditioneller Tiermodelle überwinden. Sie ermöglichen es Forschern, Krankheitsmechanismen zu erforschen, Verbindungen zu testen und Therapien mit größerer Genauigkeit und einem höheren translationalen Potenzial zu entwickeln.
F3: Wie verbessert Automatisierung Arbeitsabläufe in der Neurowissenschaft und Neurobiologie?
A: Automatisierung optimiert komplexe Prozesse wie Zellkultur, Imaging und Datenanalyse, reduziert manuelle Variabilität und erhöht die Reproduzierbarkeit. Automatisierte Plattformen ermöglichen Experimente mit hohem Durchsatz, sodass sich Forscher auf Entdeckungen konzentrieren können und das Innovationstempo beschleunigt wird.
F4: Welche Forschungsgebiete können mit Lösungen von Molecular Devices unterstützt werden?
A: Unsere Lösungen unterstützen eine Vielzahl von Forschungsgebieten, darunter die Modellierung neurodegenerativer Erkrankungen, Neuropharmakologie, Neuroimmunologie, Neuroentwicklung, Neurotoxizitätsscreening und neuronale Netzwerkanalyse.
F5: Welche Ressourcen stehen Forschern zur Verfügung, die sich für die neurowissenschaftlichen Lösungen von Molecular Devices interessieren?
A: Wir bieten Webinare, wissenschaftliche Poster, Anwendungshinweise und Fallstudien zu Themen wie Krankheitsmodellierung, Neurotoxizität und automatisierte Arbeitsabläufe an. Forscher können sich auch an unser Team wenden, um persönliche Unterstützung und Beratung zu erhalten.
Sind Sie bereit, Ihre Forschung auf dem Gebiet der Neurowissenschaften mit KI-gestützten Lösungen zu beschleunigen? Kontaktieren Sie uns, um zu erfahren, wie unsere automatisierten Plattformen Ihre Arbeitsabläufe verändern können.
Fortschrittliche Wirkstoffforschung mit humanrelevanter 3D-Biologie
Wir verändern gemeinsam Paradigmen – indem wir Forschern mit automatisierten, skalierbaren 3D-Biologielösungen über die herkömmlichen Modelle hinaus helfen.
Von unserem CellXpress.ai™ System für die Hochdurchsatz-Zellkultur bis hin zu Organoidmodellen, die die menschliche Biologie genauer widerspiegeln, ermöglichen wir zuverlässige, reproduzierbare Erkenntnisse in einer früheren Phase der Wirkstoffentwicklung. Reduzieren Sie Verluste, bewerten Sie die Wirksamkeit und treffen Sie intelligentere Entscheidungen – schneller.
Lassen Sie uns gemeinsam prädiktivere Arbeitsabläufe entwickeln und die humanrelevante Wissenschaft mit Zuversicht vorantreiben.
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Unser Engagement für die neurowissenschaftliche und neurobiologische Forschung
Molecular Devices bietet Instrumente für Hochdurchsatz-Screening (FLIPR® System), Elektrophysiologie (Axon™ Patch-Clamp) und zelluläres Imaging (ImageXpress High-Content-Imaging-Systeme). Diese sind für eingehende Studien zur Weiterentwicklung der zellulären neurowissenschaftlichen und neurobiologischen Forschung von entscheidender Bedeutung.