Deze cursus biedt een uitgebreide inleiding tot de principes en praktische toepassingen van licht- en fluorescentiemicroscopie in biologisch onderzoek. Studenten verwerven zowel theoretische kennis als praktisch inzicht in moderne beeldvormingstechnieken, waarbij de nadruk sterk ligt op het gebruik ervan in hedendaagse experimentele werkprocessen.
Een belangrijk kenmerk van de cursus is de unieke kans om te leren en te begrijpen hoe geavanceerde microscopiemethoden in echte onderzoeksomgevingen worden toegepast. De nadruk ligt op experimentontwerp, beeldacquisitie en gegevensinterpretatie, waardoor studenten de basisconcepten begrijpen, op kritische wijze kunnen beoordelen en op effectieve wijze gebruik kunnen maken van op fluorescentie gebaseerde beeldvormingsmethoden in hun eigen wetenschappelijk werk.
• Inleiding, waarin de cursusvereisten worden besproken (telt niet mee voor de verplichte aanwezigheid)
• Mijlpalen in de ontwikkeling van microscopietechnieken. Optische opbouw van de microscoop: voor- en nadelen van het omgekeerde en het rechtopstaande systeem. Beeldvorming in de microscoop, numerieke apertuur en resolutie.
• Beeldvorming in de microscoop, numerieke apertuur en resolutie. De puntverspreidingsfunctie. De condensor en de juiste Köhler-verlichting. Soort en keuze van objectieven. Contrastverbetering in optische microscopie: fasecontrast en DIC-beeldvorming. Praktisch gebruik en beperkingen bij helderveldmicroscopie.
• Basisbegrippen in fluorescentiemicroscopie. Belangrijkste kenmerken van fluorochromen en fluorescerende eiwitten. Optische markeer-fluorescerende eiwitten: fotoactivering, fotoconversie en fotoschakeling.
• Optische elementen van een fluorescentiemicroscoop: filters, fluorescentielichtbronnen. De juiste filters kiezen: crosstalk en bleed-through in fluorescentiemicroscopie. Spectrale beeldvorming en lineaire ontmenging.
• Optische sectiemicroscopie I. Deconvolutie. Gestructureerde verlichtingsmicroscopie (SIM). Principes van confocale microscopie.
• Optische sectiemicroscopie II. Punt-scanning en spinning-disc confocale microscopie. Twee- en multifotonmicroscopie. Lichtbladmicroscopie.
• Fluorescentie-microscopie voor live-celbeeldvorming. Technische en praktische overwegingen en beperkingen. Optimaliseren van de signaal-ruisverhouding bij live-celbeeldvorming. FRET-microscopie: onderzoek naar eiwit-eiwitinteracties.
• Toepassing en belang van fluorescerende biosensoren (Ca-beeldvorming, pH- en ionenselectieve metingen). Fotoactivering en fotobleking: FRAP, FLIM: gebruik van optische markeermiddelen in de microscopie. Toepassingen op levende cellen en interpretatie van de gegevens.
• Superresolutie in fluorescentiemicroscopie – de basisbegrippen. SR-SIM-, STED-, STORM- en PALM-microscopie.
Aan het einde van de cursus zal de cursist in staat zijn om de basisprincipes van licht- en fluorescentiemicroscopie te begrijpen en toe te passen, en de mogelijkheden en beperkingen van de belangrijkste beeldvormingsmethoden die in het moderne biologische onderzoek worden gebruikt, kritisch te beoordelen. De cursist zal in staat zijn om geschikte microscopietechnieken te kiezen voor specifieke experimentele vraagstukken, op fluorescentie gebaseerde beeldgegevens te interpreteren en de praktische overwegingen te onderkennen die een rol spelen bij het maken van opnames van levende cellen en bij geavanceerde superresolutietechnieken.
Een achtergrond in biologie, zoals een BSc in biologie of een verwant vakgebied, is vereist om de lesstof volledig te kunnen volgen, maar voorkennis op het gebied van microscopie of natuurkunde is niet verplicht. Deze cursus wordt met name aanbevolen voor studenten die geïnteresseerd zijn in de toepassing van licht- en fluorescentiemicroscopietechnieken door inzicht te krijgen in de basisprincipes ervan.
De cursus is ontworpen om een praktisch inzicht te bieden in lichtmicroscopiemethoden die nodig zijn voor het ontwerpen en begrijpen van de toepassingen ervan. Online instructievideo’s, collegemateriaal en de interactieve groepsdiscussies ondersteunen actief leren en bevorderen een dieper conceptueel begrip van de leerstof.
• websites met online tutorials (zie de links in de presentaties), zoals iBiology
• aanbevolen studieboek: Sanderson: Understanding light microscopy, 2019, Wiley
• collegepresentaties, inclusief links naar de homepage
De cursus combineert hoorcolleges met interactieve groepsactiviteiten om een grondig begrip te bevorderen van de moleculaire en cellulaire aspecten van de werking van neuronen en hun aanpassing aan de omgeving. Elke sessie combineert passief en actief leren in een gestructureerde aanpak:
1. Voorbereiding voorafgaand aan het hoorcollege: Studenten worden gevraagd om de hand-outs en de aanbevolen literatuur vooraf door te nemen, zodat ze actiever en effectiever kunnen deelnemen. Discussieonderwerpen worden van tevoren verstrekt ter ondersteuning van zowel de individuele voorbereiding als de groepsdiscussies.
2. Colleges: Kernconcepten worden behandeld via hybride colleges (die worden opgenomen in Teams). Belangrijke onderwerpen worden geïntroduceerd in groepsdiscussies (zie het volgende punt) en vervolgens samengevat in een collegeoverzicht, onder leiding van de docent.
3. Groepsdiscussies in breakoutrooms: Door middel van gezamenlijke discussies in Teams kunnen studenten met medestudenten in gesprek gaan, vragen stellen en hun begrip verdiepen; de opzet is erop gericht om actieve deelname van iedereen te stimuleren.
4. Aanvullende online bronnen: Studieboeken, opnames van colleges en aanvullende bronnen ondersteunen het leren buiten de lessen om en bereiden studenten voor op het mondeling examen.
Deze op uitdagingen gebaseerde, studentgerichte en door technologie ondersteunde aanpak zorgt ervoor dat studenten zowel theoretische kennis als praktische inzichten opdoen, waardoor ze worden voorbereid op vervolgstudies en onderzoek. Groepsdiscussies bevorderen transversale vaardigheden en stimuleren intercultureel leren. De nadruk ligt op een inclusieve omgeving door middel van gelijkwaardige deelname, ondersteunend materiaal voor diverse leerstijlen en de openheid van docenten voor feedback, waardoor een gastvrije ruimte ontstaat waar alle studenten kunnen profiteren van hun actieve deelname.
Cijferlijst