Salk Fellow
Zellen kommunizieren sowohl räumlich als auch zeitlich. Diese Kommunikation wird durch eine komplexe Reihe von Botenstoffen vermittelt, darunter Ionen, kleine Moleküle und Membranpotentiale. Die Messung dieser Signale im mikroskopischen Maßstab ist von entscheidender Bedeutung, um ihre Rolle bei der Gehirnfunktion zu verstehen und ihre Störungen bei Krankheiten zu charakterisieren. In biologischen Umgebungen lassen sich jedoch nur schwer genaue Messungen durchführen, da die meisten Techniken die untersuchten Zellen oder Gewebe stören und den räumlichen Kontext nicht erfassen.
Bowman entwickelt Mikroskopietechniken zur Untersuchung der Signalübertragung in lebenden Zellen und Geweben. Während die meisten Mikroskope auf der Zeitskala des Lebens (Millisekunden bis Stunden) arbeiten, vermissen sie die schnellere Dynamik fluoreszierender Sondenmoleküle, wie etwa die Lebensdauer des angeregten Zustands im Nanosekundenbereich (die kurze Zeitspanne, die ein Molekül in einem angeregten Zustand mit höherer Energie existieren kann). .
Bowman nutzt Fluoreszenzlebensdauer- und Nanosekunden-optische Techniken, um die Fähigkeit von Wissenschaftlern zu verbessern, die Kommunikation lebender Zellen zu visualisieren. Die Fluoreszenzlebensdauer bietet einen vielversprechenden Weg zur Erzielung präziser biologischer Messungen, während optische Techniken im Nanosekundenbereich verwendet werden können, um die Lebensdauer für funktionelle Messungen in lebenden Zellen und Geweben effizienter zu erfassen. Zusätzlich zur Funktion bietet die Nanosekundenzeit eine neue Informationsdimension in der Mikroskopie, die genutzt werden kann, um die Struktur und den molekularen Aufbau biologischer Proben besser zu entschlüsseln.
Bowman entwickelte neue Technologien für das schnelle Gating von Weitfeldbildern, die es einem Standardkamerasensor – wie einem in einem Mobiltelefon – ermöglichen, Zeitinformationen im Nanosekundenbereich zu erfassen und so sechs Größenordnungen im zeitlichen Maßstab zu überbrücken.
Bowman nutzte diese Technologie, um die elektrooptische Fluoreszenzlebensdauermikroskopie (EO-FLIM) zu ermöglichen, die Weitfeldmessungen der Fluoreszenzlebensdauer mit Einzelmolekülempfindlichkeit ermöglichte.
Bowman demonstrierte, dass EO-FLIM zur Aufzeichnung von Aktionspotentialen und Neuronenmembranpotentialen in lebenden Zellen und Geweben mit Kilohertz-Bildfrequenzen unter Verwendung eines genetisch kodierten Spannungsindikators verwendet werden kann.
AB, Physik, Princeton University
PhD, Angewandte Physik, Stanford University
