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. Dabei untersuchen wir insbesondere, wie sich Lernen und Gedächtnisbildung, aber auch, wie sich verschiedene physiologische und kognitive Zustände auf die neuronale Netzwerkdynamik im Hippokampus auswirken - und wie diese die Langzeitverknüpfung solcher Netzwerke beeinflussen. Unser Team ist außerdem an der Interaktion neuromodulatorischer Zentren im Hirnstamm interessiert, und wie diese den Erregungszustand und somit kognitive Parameter beeinflussen. Auf eine längerfristige Perspektive hin möchten wir die translationale Forschung am Standort Mannheim ausbauen, u.a. indem wir Erkenntnisse aus unserer aktuellen Forschung auf den Menschen übertragen.

Ein zentraler methodischer Aspekt unserer Gruppe ist die Optogenetik. Hiermit können wir gezielt die Aktivität ausgewählter neuronaler Populationen steuern und somit deren Funktion für die jeweiligen Fragestellungen untersuchen. Darüber hinaus nutzen wir virales „Tracing“, nichtlineare Mikroskopie (2-Photon, SHG), bzw. Faserphotometrie in vivo und in vitro, Biolumineszenz-Messungen, Elektrophysiologie und molekulares Engineering.

Neben der biologischen Anwendung arbeitet unsere Gruppe auch stetig an der Entwicklung neuer Methoden. Diese erstrecken sich von molekularen, optogenetischen Werkzeugen zur Kontrolle neuronaler Aktivität über Methoden zur Analyse von Imaging-Daten bis zur Entwicklung neuer Hardware zur lichtbasierten Manipulation und Analyse verschiedener neuronaler Strukturen in vitro und in vivo.