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Unser Team untersucht die Zusammenhänge zwischen neuronaler Plastizität und langanhaltenden Veränderungen in neuronalen Netzwerken. Dabei liegt ein besonderer Fokus auf der Frage, wie synaptische Verknüpfungen angepasst werden, um neue Informationen zu speichern. Wir betrachten neuronale Netzwerke auf unterschiedlichen Skalen und untersuchen, wie pathologische Veränderungen sich in der Dysfunktion dieser neuronalen Netzwerke manifestieren. Hierbei nutzen und entwickeln wir modernste optische und optogenetische Methoden, um ausgewählte Populationen von Synapsen und Nervenzellen in bestimmten Hirnbereichen gezielt zu untersuchen.
Unsere Arbeitsgruppe befasst sich mit der Frage, inwieweit synaptische Verbindungen und synaptische Plastizität genutzt werden, um Informationen im Gehirn zu speichern. Wir versuchen zu verstehen, wie funktionelle und strukturelle Änderungen auf verschiedenen Netzwerkebenen kognitive Prozesse beeinflussen.
Unser Forschungsinteresse gilt den Neuromodulatoren des Zentralnervensystems, insbesondere Dopamin und Noradrenalin. Wir untersuchen, wie sich diese Neurotransmitter auf den globalen Erregungszustand und die neuronalen Netzwerke des Gehirns, sowie auf synaptische Plastizität und letztendlich auf Verhalten auswirken.
Wir sind an der Entwicklung neuer Methoden, einschließlich Software und Hardware, zur Untersuchung des Gehirns interessiert, wobei der Schwerpunkt auf der Anwendung genetisch kodierter Fluoreszenzindikatoren und Optogenetik liegt. Das Methodenspektrum reicht von relativ einfachen Photometrietechniken bis zur Analyse der Aktivität tausender Neuronen. Neue experimentelle Paradigmen liefern Erkenntnisse darüber, wie Berechnungen im Gehirn unter verschiedenen Bedingungen ablaufen und zeigen letztlich die zugrunde liegenden Berechnungsprinzipien auf.
Angst und Trauma können extrem langanhaltende Erinnerungen hervorrufen, die schwer zu löschen sind und deshalb Rückfälle verursachen. Das gilt für Mensch und Tier. Dennoch untersuchen die meisten Tierstudien die Enkodierung des Kurzzeit-Furchtgedächtnisses (1 Tag alt) und dessen Extinktion bereits einen Tag später, da das Langzeit-Furchtgedächtnis (4 Wochen alt) nur sehr schwer zu löschen ist. Dies ist wahrscheinlich auf unterschiedliche neuronale Mechanismen der Speicherung zurückzuführen.
