Neuronale Dynamik und Evolution

Ziel unserer Forschung ist es, generelle Prinzipien und Mechanismen aufzudecken, die der Funktion neuronaler Systeme, dem natürlichen Verhalten und der Evolution zugrunde liegen. Zu diesem Zweck untersuchen wir Organismen, die wir aufgrund besonderer Eigenschaften und evolutionärer Anpassungen, ihrer in mancher Hinsicht geringeren Komplexität, und ihrer jeweiligen Position am phylogenetischen Stammbaum auswählen. Unsere Forschung stützt sich wesentlich auf quantitative Methoden und eine Vielzahl experimenteller Ansätze und moderner Werkzeuge, deren Kombination mechanistische Studien auch in unkonventionellen Modellsystemen wie zum Beispiel Reptilien ermöglicht.

Von besonderem Interesse sind jene oft höchst komplexen Aktivitätsmuster, die das Gehirn während des Schlafs generiert, in Abwesenheit sensorischer Reize oder aktiven Verhaltens, und der Bezug dieser “internen“ Dynamiken zu Gedächtnis- und Wahrnehmungs-Phänomenen. So konnten wir beispielsweise kürzlich konkurrierende Interaktionen zwischen den beiden Gehirnhälften schlafender Echsen nachweisen, in Abhängigkeit uralter Schaltkreise des Hirnstamms, die mit Formen der visuellen Aufmerksamkeit und Blicksteuerung in Verbindung stehen. Wir wollen nun die genauen Mechanismen dieses interhemisphärischen Wettbewerbs und seine funktionelle Relevanz untersuchen, sowohl während des Schlafs als auch im Wachzustand und beispielsweise im Kontext von Jagd- oder Sozialverhalten. Insgesamt zielt unser Ansatz darauf ab, Mechanismen und Funktionen des Schlafs, seine Evolution, sowie bisher kaum verstandene Rechenoperationen aufzudecken, welche kognitiven Prozessen und letztlich flexiblem Verhalten in einer sich ständig verändernden Umwelt zugrunde liegen.