In-vivo Neurophysiologie
Über
Wir wollen verstehen, wie neuronale Netzwerke im lebenden Gehirn sensorische Informationen integrieren und verarbeiten, um korrektes Verhalten zu steuern. Um diese Frage zu klären, untersuchen wir die Gehirnfunktion von wachen Mäusen, die verschiedene Verhaltensaufgaben ausführen. Wir verwenden eine Kombination modernster neurophysiologischer Instrumente, wie Elektrophysiologie mit hoher Dichte und funktionelle 2-Photonen-Bildgebung, um die Aktivität großer Populationen einzelner Neuronen mit hoher Präzision zu überwachen und zu manipulieren. Unser Hauptaugenmerk liegt darauf, herauszufinden, wie eingehende Informationen in den verschiedenen Hirnarealen abgebildet werden und welche Areale für die Steuerung von Verhaltensentscheidungen besonders wichtig sind. Darüber hinaus untersuchen wir, wie Informationen über spezifische Projektionsbahnen zwischen den Hirnregionen ausgetauscht werden und wie die Informationsverarbeitung und -übertragung durch verschiedene Hirnzustände wie Aufmerksamkeit oder Erregung beeinflusst wird.
Die Beantwortung dieser Fragen ist entscheidend für die Aufdeckung der grundlegenden Mechanismen der neuronalen Informationsverarbeitung im gesunden und kranken Gehirn. Indem wir unser Fachwissen im Bereich der Neurophysiologie und der Hirnfunktion nutzen, unterstützen wir auch aktiv die Entwicklung und den Einsatz neuartiger Neurotechnologien am IBI-3, wie z. B. flexible und transparente Neuroimplantate, um die Umsetzung unserer Erkenntnisse in neue Anwendungen beim Menschen zu fördern.
Gefördert durch: Helmholtz Investigator Group
Forschungsthemen
Unsere aktuellen Forschungsthemen konzentrieren sich auf:
- Langzeitaufzeichnungen von Nervenzellen (auf Englisch)
- Funktion eines neuronalen Netzwerks (auf Englisch)
Neuronale Informationsverarbeitung
Die Umsetzung komplexer sensorischer Informationen in Verhaltensentscheidungen erfordert die koordinierte Aktivität vieler Gehirnregionen. Wir wollen verstehen, wie diese Regionen sensorische Eingaben verarbeiten und miteinander interagieren, um eine einheitliche Verhaltensentscheidung zu treffen. Mithilfe von hochauflösender Opto- und Elektrophysiologie untersuchen wir die Funktion einzelner Neuronen in großen neuronalen Netzwerken von wachen Mäusen, die eine wahrnehmungsbezogene Aufgabe ausführen. Unser Ziel ist es, die zugrunde liegenden Prinzipien aufzudecken, die es biologischen neuronalen Netzwerken ermöglichen, sensorische Informationen effizient zu verarbeiten.
Neuromodulation von kortikalen Schaltkreisen und Verhalten
Neuromodulatorische Zentren im Gehirn steuern die hochgradig koordinierte Funktion verschiedener Gehirnbereiche und sind bei neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer oder Schizophrenie häufig gestört. Durch die Kombination von funktioneller Bildgebung und hochauflösender Elektrophysiologie untersuchen wir, wie die Neuromodulation die Funktion verschiedener Hirnareale beeinflusst, um Erkenntnisse zu gewinnen, die zur Entwicklung neuer Behandlungsmethoden für neurologische Erkrankungen beitragen können.
Flexible neuronale Interfaces
Eine große Herausforderung für neuroelektronische Stimulations- oder Aufzeichnungsgeräte ist die Verschlechterung der Signalqualität aufgrund der Abstoßung des Implantats mit der Zeit. Um dieses Problem zu überwinden, entwickeln und testen wir neue flexible und ultradünne neuroelektronische Interfaces. Diese Geräte können über sehr lange Zeiträume mit neuronalem Gewebe interagieren und bilden die Grundlage für Langzeitstudien der neuronalen Aktivität und neuartige therapeutische Instrumente für neurologische Störungen beim Menschen.
Mitglieder
Simon MusallHead of the In-vivo neurophysiology lab.
Junior Professor of Neuromodulation, RWTH AachenGebäude 02.4v / Raum 218+49 2461/61-3539
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Letzte Änderung: 04.06.2024