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Inhalt
Unsere Gruppe „Neurobiological Computing“ in der Neurophysiologie befasst sich mit der Erforschung der Funktionen und der Informationsverarbeitungsfähigkeiten neuronaler Netzwerke. Unser Interesse gilt vor allem dem Hippocampus, einer zentralen Schaltstelle, die am Erwerb und der Festigung von Erinnerungen beteiligt ist, sowie den Plastizitätsmechanismen, die seiner Funktion zugrunde liegen. Von besonderem Interesse ist es, auf grundlegender Ebene zu untersuchen, wie Erinnerungen im Hippocampus gespeichert und von dort abgerufen werden, wie neuronale Netzwerke ihre Struktur dynamisch verändern können, um eine bestimmte Aufgabe zu erfüllen, und welche Faktoren diese Prozesse beeinflussen.
Neue experimentelle Ansätze vertiefen unser Verständnis davon, wie im Gehirn unter verschiedenen physiologischen und pathophysiologischen Bedingungen Rechenprozesse ablaufen, und decken letztlich die zugrunde liegenden Rechenmodelle auf. Im Einklang mit dieser Aussage sind wir daran interessiert, neue Methoden, einschließlich Software und Hardware, zur Untersuchung der Gehirnschaltkreise zu entwickeln, wobei der Schwerpunkt auf genetisch kodierten Fluoreszenzindikatoren und Optogenetik liegt. Das Spektrum reicht von relativ einfachen Techniken bis hin zur Analyse und Manipulation der Aktivität von Hunderten von Neuronen mit modernster Multiphotonen-Holographie-Stimulation.
Team
Dr. Andrey Formozov
Gruppenleiter
Mein wissenschaftlicher Werdegang umfasst eine Übergangsphase zwischen Physik und Neurowissenschaften, in der ich in beiden Disziplinen bedeutende Erfolge erzielt habe. In Anlehnung an das „Motto“, das dem Nobelpreisträger von 1980, Sydney Brenner, zugeschrieben wird: „Der Fortschritt in der Wissenschaft hängt von neuen Techniken, neuen Entdeckungen und neuen Ideen ab, wahrscheinlich in dieser Reihenfolge“, bin ich fest davon überzeugt, dass die Anwendung dieser Techniken zu einem Paradigmenwechsel in den Neurowissenschaften und zu neuen Erkenntnissen führen wird. Mein Schwerpunkt liegt auf den methodischen Grundlagen der neurowissenschaftlichen Forschung; dabei ziele ich darauf ab, die informationsverarbeitenden Fähigkeiten natürlicher und virtueller neurobiologischer Systeme zu entschlüsseln und die Konvergenz zwischen theoretischer (computational) und experimenteller Neurowissenschaft zu stärken.
Yılmaz Arda Ateş
Doktorand
Stefan Vinitila
Doktorand
Förderung
SEED program (ongoing)
Scientific Software Open Call 2025 (ongoing)
Explore!Tech grant, Health + Life Science Alliance Heidelberg-Mannheim (2024)
Calls for Transfer, Hamburg Innovation
Alexander von Humboldt Fellowship
Ausgewählte Publikationen, Konferenzbeiträge, Patente
- Formozov, A., Wiegert, J.S. Computing in neuronal networks with plasticity via all-optical bidirectional interfacing. Bernstein Conference 2024.
- Formozov, A., et al. Fused-fiber-photometry based on a low-autofluorescence wideband multimode circulator . Optics Express 32(25): 44958–44969 (2024).
- Formozov, A.*, Dieter, A.*, Wiegert, J.S. A flexible and versatile system for multi-color fiber photometry and optogenetic manipulation . Cell Reports Methods 3(3) (2023). *equal contribution
- Formozov, A., Dieter, A., Wiegert, J.S. System and method for fiber photometry and optical manipulation. Patent application 4 245 212 A1.
- Formozov, A., Chini, M., Dieter, A., Yang, W., Pöpplau, J.A., Hanganu-Opatz, I.L., Wiegert, J.S. Calcium imaging and electrophysiology of hippocampal activity under anesthesia and natural sleep in mice.
- Yang, W., Chini, M., Pöpplau, J.A., Formozov, A., Dieter, A., Piechocinski, P., Rais, C., Morellini, F., Sporns, O., Hanganu-Opatz, I.L., Wiegert, J.S. Anesthetics fragment hippocampal network activity, alter spine dynamics, and affect memory consolidation . PLoS Biology (2021).
Alumni
- Cristina Baio, Masterarbeit (Erasmus program)
- Andrei Kolinichenko, Masterarbeit (Hans-Peter Wild Talent Scholarship)
Strategic partners
Life Imaging Facility, Medizinische Fakultät Mannheim, Universität Heidelberg
Scientific Software Center, Universität Heidelberg
Institut für Physiologie und Pathophysiologie, Universität Heidelberg
"Neuro-inspired Theory, Modeling and Applications", Institut für Physiologie, Universität Bern
