Prof. Dr. Winfried Denk

Forschungsschwerpunkte: Mikroskop-Entwicklung, Multiquantenmikroskop, Zwei-Photonen-Fluoreszenzmikroskop, dreidimensionales Serienschnitt-Raster-Elektronenmikroskop, BROPA-Methode, Schaltpläne des Gehirns, neurologische Erkrankungen
Winfried Denk ist Physiker. Sein Forschungsschwerpunkt ist die Neu- und Weiterentwicklung von Mikroskopen. Er entwickelte Mikroskope (Multiquantenmikroskop), die im intakten Gehirn Nervenzellen und ihre Veränderungen sichtbar machen. Die Methoden brachten den Neurowissenschaften neue Erkenntnisse. Mit den Mikroskopen können bei weniger Energieeinsatz bessere Ergebnisse erzielt werden. Winfried Denk will mit seiner Arbeit die Schaltpläne des Gehirns entschlüsseln, um Erkrankungen besser zu verstehen.
Winfried Denk hat das Zwei-Photonen-Fluoreszenzmikroskop mitentwickelt. Mit diesem Multiquantenmikroskop können Nervenzellen im lebenden Gehirn beobachtet und dreidimensionale Bilder von Nervengewebe erzeugt werden. Das Mikroskop macht auch Zellen sichtbar, die bis zu einem Millimeter unter der Oberfläche liegen. Beim Zwei-Photonen-Fluoreszenzmikroskop wird energiearmes rotes oder infrarotes Laserlicht eingesetzt. Zwei Lichtteilchen (Photonen) werden gleichzeitig auf ein Farbstoffmolekül geschossen und bringen den Farbstoff zum Leuchten. Weltweit erforschen Neurowissenschaftlerinnen und -wissenschaftler mit Zwei-Photonen-Mikroskopen die Funktionsweise von Nervenzellen.
Mit seinem Team hat Denk auch das dreidimensionale Serienschnitt-Raster-Elektronenmikroskop entwickelt (Serial block-face scanning electron microscopy, SBFSEM). Hierbei wird ein komplettes Gewebestück in das Elektronenmikroskop eingebracht. In einem vollautomatischen Prozess tastet das Mikroskop die Oberfläche des Gewebestücks ab und speichert ein Bild. Im nächsten Schritt wird eine ultradünne Gewebescheibe abgeschnitten und von der jetzt freiliegenden Ebene ebenfalls ein Bild gespeichert. So wird das komplette Gewebestück erfasst. Zum Schluss setzt ein Computerprogramm alle gespeicherten Bilder zusammen. Im Computer liegt die Gewebestruktur als dreidimensionales Bild vor, auf dem selbst kleinste Nervenfortsätze erkennbar sind.
Winfried Denk möchte in weiteren Forschungen den kompletten Schaltplan (Konnektom) eines Mäusegehirns erstellen. Dafür setzt er das von ihm entwickelte Serienschnitt-Raster-Elektronenmikroskop ein. In jüngsten Arbeiten hat er mit seinem Team eine Methode entwickelt (BROPA-Methode), mit der die Färbung eines kompletten Mäusegehirns möglich ist, nicht mehr nur einzelner Gewebstücke. Winfried Denk will mit seiner Forschung die Funktionsweise des Gehirns entschlüsseln und dadurch Erkrankungen des Nervensystems besser verstehen.