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Aus der Forschung
Aus der Forschung
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Wie funktioniert das Zusammenspiel
von Milliarden von Nervenzellen?
DEUTSCHE FORSCHUNGSGEMEINSCHAFT FÖRDERT NEUEN SONDERFORSCHUNGSBEREICH
DER MEDIZINISCHEN FAKULTÄT
Physiologie und Pathophysiologie und Sprecher des SFBs.
Zentrale Hypothese des neuen SFB ist, dass Nervenzel
len sich zu neuronalen Ensembles verbinden, die stabil
wiederholbare raumzeitlicheMuster bildenunddieGrund-
lage unseres verlässlichen Verhaltens sind. „Ähnliche
Hypothesen wurden schon um die Jahrhundertmitte
formuliert, doch erst heute stehen uns Methoden zur
Verfügung, um das Zusammenspiel der Neuronen wirk
lich detailliert erfassen zu können“, betont Professor
Draguhn. Dabei kommen insbesondere Techniken der
Elektrophysiologie zum Einsatz, also der hochauflösen
den Messung elektrischer Potentiale und Ströme von
Nervenzellen, sowie die modernen Ansätze des „life
imaging“, der Erfassung neuronaler Aktivität mittels
aktivitätsabhängiger Farbstoffe in der Mikroskopie.
„Die Aktivität der Nervenzellen muss
trotz ihrer unendlichen Komplexität
stabilen und reproduzierbaren Mustern
folgen.“
Professor Dr. Andreas Draguhn, Direktor der Abteilung
Neuro- und Sinnesphysiologie am Institut für Physiologie
und Pathophysiologie
Ein interdisziplinäres Forscherteam aus Biologen, Medi
zinern, Physikern, experimentellen Psychologen und
Mathematikern widmet sich im SFB vier ausgewählten
neuronalen Systemen: dem Netzwerk für Gedächtnis
bildung im Schläfenhirn, den Netzwerken der Wahr
nehmung im Riechhirn und im Bereich des Tastsinns,
den Netzwerken motivierten Verhaltens, die unsere
Handlungsantriebe steuern, und dem Netzwerk des
Frontalhirns, das eine besondere Rolle in der Hand
lungsplanung spielt. „Durch den Vergleich dieser unter
schiedlichen Systeme hoffen wir, Gemeinsamkeiten
neuronaler Ensembles zu entdecken“, so Prof. Draguhn.
–sm
E
in großer Erfolg für dieMedizinische Fakultät:
Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
bewilligte im November die Förderung eines
neuen Sonderforschungsbereichs (SFB) mit rund 9,5
Millionen Euro. Hier widmen sich die Wissenschaft-
ler demkomplexen Zusammenspiel vonNervenzellen
und untersuchen wiederkehrende Muster, die den
menschlichen Bewegungen, Gedanken und Wahr-
nehmungen zu Grunde liegen.
An der Medizinischen Fakultät sind aktuell insgesamt acht SFBs und
SFB-Transregios angesiedelt, die Heidelberger Wissenschaftler be-
teiligen sich an weiteren sechs. Neben dem aktuellen SFB von Profes
sor Draguhn sind bereits im Mai 2014 zwei weitere SFBs neu bewil
ligt worden:
Diabetes: Mehr als nur Zucker – giftigen Stoffwechselprodukten
und neuen Therapiemöglichkeiten auf der Spur
Wer Diabetes hat, leidet langfristig häufig unter verengten Gefäßen,
die unter anderem zu Komplikationen wie Herzinfarkt und Schlagan
fall führen können. Der SFB erforscht als erster Verbund in Europa
diese Spätfolgen. Bislang konzentriert sich die Diabetes-Therapie auf
die Kontrolle des Blutzuckerspiegels. Doch Studien belegen, dass dies
nicht ausreicht, um krankheitsbedingte Spätschäden zu vermeiden.
Weitere Studien weisen darauf hin, dass giftige Nebenprodukte des
Stoffwechsels, sogenannte reaktive Metabolite, die Schädigungen
verursachen. „Die reaktivenMetabolite führen bei Diabetes-Patienten
auch dann zu Folgeschäden, wenn der Glucosespiegel im Blut normal
ist“, betont Professor Dr. Peter Nawroth, Ärztlicher Direktor der Ab-
teilung Endokrinologie und Klinische Chemie und Sprecher des SFBs.
„Unser Forschungsverbund möchte herausfinden, wie genau diese
Zellgifte bei Diabetes-Patienten entstehen und wie sie Spätschäden
verursachen.“ Darauf aufbauend wollen die Wissenschaftler Therapie
ansätze entwickeln, mit denen sie diese schädigenden Stoffe reduzie
ren und Folgeerkrankungen vermeiden können.
Infektionen: Wie sich Viren und Parasiten verbreiten und wie der
Körper sie bekämpft
Wie verbreiten sich Viren und Parasiten im Körper? Wie gelingt es
dem Körper, diese Krankheitserreger abzuwehren? In diesem SFB
untersuchen die Wissenschaftler die vielfältigen Wechselwirkungen
zwischen Erreger- und Wirtsorganismen, die zur Vermehrung und
Ausbreitung oder aber zur Hemmung einer Infektion führen. Der inte
grative Ansatz beinhaltet die Zusammenführung verschiedener Diszi
plinen wie z.B. Infektionsbiologie, Biophysik und chemische Biologie.
Technische Neuheiten, wie bestimmte Bildgebungsverfahren, ermög
lichen neue Einblicke in den zeitlichen und räumlichen Verlauf einer
Infektion. „Wir wollen die Infektion zum einen an Geweben untersu
chen, um möglichst nah an der Situation im lebenden Organismus zu
sein und die Auswirkungen auf den gesamten Organismus zu verste
hen, zum anderen aber auch auf Zell- und Molekülebene, um jede ein
zelne Interaktion möglichst genau zu charakterisieren“, beschreibt
Professor Dr. Hans-Georg Kräusslich, Geschäftsführender Direktor
des Zentrums für Infektiologie und Sprecher des SFBs, das Vorhaben.
Sonderforschungsbereiche 2014
Das menschliche Nervensystem besteht aus rund 100
Milliarden Nervenzellen, zwischen denen es unzählige
Verbindungen und Signalwege gibt. „Dennoch ist unser
Verhalten, sind unsere Bewegungen, Gedanken und
Gefühle reproduzierbar – das heißt die Aktivität der
Nervenzellenmuss trotz ihrer unendlichenKomplexität
stabilen und reproduzierbaren Mustern folgen“, erläu
tert Professor Dr. Andreas Draguhn, Direktor der Abtei
lung Neuro- und Sinnesphysiologie am Institut für
Das menschliche
Nervensystem besteht
aus rund 100
Milliarden
Nervenzellen,
zwischen denen es
unzählige Verbindun-
gen und Signalwege
gibt.