SPP1665

Licht ins Gehirn bringen english version

Gehirnforschung: DFG fördert neuen Schwerpunkt mit 8 Millionen Euro

Resolving and manipulating neuronal networks in the mammalian brain: from correlative to causal analysis

RUB Wissenschaftler entwickeln optogenetische und bildgebende Verfahren

Ziel des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) neu etablierten Forschungsschwerpunkts ist es, Interaktionen zwischen einzelnen Nervenzellen und deren Einfluss auf Netzwerkaktivitäten im Gehirn zu untersuchen. Im Zentrum der Forschungsprojekte stehen Fragen nach Beziehungen zwischen den komplexen Prozessen innerhalb neuronaler Netzwerke und deren Auswirkung auf Verhaltensleistungen.

Auf Seiten der RUB sind die Arbeitsgruppen um Prof. Dr. Stefan Herlitze (Lehrstuhl für Allgemeine Zoologie und Neurobiologie) und PD Dr. Dirk Jancke (Optical Imaging Group, Institut für Neuroinformatik) beteiligt. In unserem Projekt untersuchen wir den Einfluss von Serotonin, einem wichtigen Botenstoff, der Emotionen und Gedächtnisleistungen im Gehirn vielfältig beeinflusst. Dysfunktionen in der Regulation von Serotonin spielen eine zentrale Rolle bei der Entstehung neurophysiologischer Erkrankungen wie Migräne und Depression.
Insgesamt erhielten 12 Forschergruppen aus Deutschlands Universitäten und Max-Planck Instituten den Zuschlag zur Förderung. Insbesondere sollen in den nächsten Jahren neue Methoden entwickelt werden, um Gehirnaktivität gezielt zu beeinflussen und resultierende Netzwerk-Dynamiken zu verstehen.

Im neuen Forschungsschwerpunkt (SP 1665) sind deutschlandweit Forschergruppen gebündelt, die in Form von „Troika“-Kollaborationen Werkzeuge zur Manipulation von Gehirnaktivität, deren Visualisierung durch bildgebende Verfahren sowie deren Erfassung in mathematischen Modellen entwickeln.

Zusammen mit Kollegen der Universität Osnabrück planen wir Wechselwirkungen in sensorischen Gehirnarealen, als auch deren Einfluss auf motorische Handlungen zu untersuchen. Insbesondere wollen wir die Wirkung serotonerger Modulation auf visuelle und somatosensorische Informationsverarbeitung erforschen. Wahrnehmung und Motorik werden durch emotionale Faktoren wie Motivation, Ärger, Furcht oder Aufmerksamkeit beeinflusst. Es besteht nur wenig Wissen darüber, wie sich Gehirnaktivitäten während serotonerger Modulation verändern und wie über diese Modulation wichtige Kenngrößen motorischen Verhaltens wie Antizipation, Adaptation und Lernen beeinflusst werden. Serotonin wurde dabei als ein wichtiger Transmitter identifiziert, der emotionale Kontexte und Verhalten moduliert.

Im Projekt werden mittels optogenetischer Methoden serotonerge Nervenzellen gezielt aktiviert oder deaktiviert. Zudem verwenden wir ein neues bildgebendes Verfahren, das die Veränderung von Nervenzellaktivität in Millisekunden über größere Bereiche des Gehirns erfasst. Mit dem kombinierten Einsatz beider auf Licht basierenden Methoden können wir einerseits die Aktivität ausgewählter Nervenzelltypen kontrollieren und andererseits deren Auswirkung auf das neuronale Netzwerk in Echtzeit darstellen.

In Kooperation mit Prof. Dr. Peter König, Universität Osnabrück, sollen die Ergebnisse zur Entwicklung neuer Modelle für die serotonerge Modulation visueller sensorischer Gehirnprozesse und deren Einfluss auf die Koordination von Bewegung führen.

Kontakt:

PD Dr. Dirk Jancke

Optical Imaging Group

Institut für Neuroinformatik

Ruhr-Universität Bochum

D-44780 Bochum

Tel: +49 234 32 27845

Email: dirk.jancke@rub.de

Web: http://homepage.ruhr-uni-bochum.de/Dirk.Jancke/

Prof. Dr. Stefan Herlitze

Allg. Zoologie und Neurobiologie

Ruhr-Universität Bochum