Wir erforschen und entwickeln Methoden zur Überwachung und Modulation neuronaler Aktivität mithilfe verschiedener physikalischer Modalitäten, darunter elektrische, optische und chemische Ansätze. Um Multimodalität zu erreichen, integrieren wir Technologien und Fachwissen in Zusammenarbeit mit verschiedenen Forschungsgruppen am IBI-3.

Durch die Nutzung der elektrischen, elektrochemischen und optischen Eigenschaften isolierender und leitender Materialien kombinieren wir verschiedene Materialien, um die Stärken elektrischer und optischer Methoden für die Erfassung neuronaler Aktivität zu vereinen. Während elektrische Methoden wie die Elektrophysiologie die Aufzeichnung von schnell spikender Aktivität einzelner Neuronen oder niederfrequenter Signale von Neuronenverbänden ermöglichen, erlauben Neurobildgebungsverfahren wie Weitfeld- und Zwei-Photonen-Bildgebung die Erfassung neuronaler Kalzium-Dynamiken mit Zelltyp-Spezifität über größere neuronale Regionen oder mit Einzelzell-Auflösung. Beispielsweise weisen Materialien wie PEDOT:PSS eine hohe Transparenz über einen breiten Wellenlängenbereich auf, was sie besonders geeignet für die Verwendung in Kombination mit Neurobildgebungsverfahren und optogenetischer Stimulation macht.

Um multimodale neuronale Aufzeichnungen zu ermöglichen, entwickeln wir transparente Mikroelektroden-Arrays, die resistent gegen Bildartefakte sind und eine Langzeitstabilität bieten. Dies erleichtert die Integration von Elektro- und Optophysiologie in chronischen in vivo-neuronalen Anwendungen. Dadurch wird eine funktionelle Kartierung neuronaler Reaktionen über Gehirnregionen hinweg möglich, bei der Kalzium-Dynamiken mit elektrischen Signalen korreliert werden.