Zelluläre und Systemneurobiologie
Die Forschung im Überblick
Wir interessieren uns für die grundlegenden Vorgänge und Ursachen der synaptischen Plastizität. Um das System als Ganzes zu verstehen, finden unsere Untersuchungen auf ganz verschiedenen Ebenen statt und reichen von molekularbiologischen Studien bis zur Analyse des intakten Nervensystems. Auf der System-Ebene untersuchen wir zum Beispiel, wie sich das visuelle System entwickelt und wie es auf Veränderungen der Umwelt reagiert. Auf zellulärer Ebene drehen sich die Arbeiten um die Frage, wie sich das Gehirn beim Lernen und Gedächtnisabläufen verändert und welche zellulären und synaptischen Mechanismen für die Veränderungen verantwortlich sind.
In den letzten Jahren konnten wir zum Beispiel zeigen, dass synaptische Plastizität mit Strukturveränderungen im Gehirn einhergeht (Wachsen und Zurückziehen sogenannter dendritischer Dornen), welche Rolle Neurotrophine bei der synaptischen Plastizität spielen, und wie "kortikale Karten", die ein geordnetes Abbild der Umgebung erstellen, im visuellen System von Säugetieren strukturiert sind.
Die Nervenzellen des visuellen Systems verbinden sich zum größten Teil während der Entwicklung. Doch auch im erwachsenen Gehirn kann sich das System noch verändern. Wir untersuchen die zellulären und molekularen Mechanismen, die dieser Plastizität im sich entwickelnden und erwachsenen Gehirn zugrunde liegen.
Projektgruppen
Grundlage von Wahrnehmung und anderen Gehirnleistungen ist wahrscheinlich die spezifische Verschaltung der Nervenzellen in der Großhirnrinde. Wir untersuchen wie diese Nervenzellen verschaltet sind, wie sie eingehende Signale verrechnen, welche Eigenschaften ihre Kontaktstellen haben, und wie z.B. beim Lernen die Verschaltung und die Funktion verändert wird.
Ein dynamisches Gleichgewicht zwischen Erregung und Hemmung ist eine grundlegende Eigenschaft des gesunden Gehirns. Um zu verstehen, wie dieses Gleichgewicht reguliert wird, müssen wir den Auf- und Abbau von Synapsen verstehen. Besonders bei hemmenden Synapsen ist unser Wissen noch sehr begrenzt. Wir wollen die Plastizität dieser Synapsen verstehen.
Es ist bekannt, dass es beim Lernen zur Bildung neuer synaptischer Verbindungen zwischen einzelnen Nervenzellen kommt. Unklar ist jedoch, ob diese strukturellen Veränderungen spezifisch genug sind, um an der Bildung einer neuronalen "Erinnerungsspur" beteiligt zu sein. Wir untersuchen in vivo und in vitro, wie sich lernbedingte Änderungen in den Antworteigenschaften einzelner Zellen und Synapsen zu Änderungen in ihrer Struktur verhalten.
