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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.
Unsere Gruppe „Neurobiological Computing“ befasst sich mit der Erforschung der Funktionen und der Informationsverarbeitungsfähigkeiten neuronaler Netzwerke. Wir sind zudem an der Entwicklung neuer Methoden – einschließlich Software und Hardware – zur Untersuchung neuronaler Schaltkreise interessiert. Der Schwerpunkt liegt dabei auf genetisch kodierten fluoreszierenden Indikatoren und der Optogenetik; das Spektrum reicht von relativ einfachen Verfahren bis hin zur Analyse und Manipulation der Aktivität Hunderter von Neuronen mittels modernster holografischer Multiphotonen-Stimulation.
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.
