Prof. Dr. Dirk Dietrich
Experimentelle Neurophysiologie
Die Arbeitsgruppe Dietrich verfolgt das Ziel, die Funktion des Gehirns unter der Prämisse zu verstehen, dass synaptische Verarbeitung die Grundlage jeglicher Informationsverarbeitung und -speicherung im Gehirn darstellt. Synapsen sind zwar klein, aber hochfunktionell: Sie reagieren schnell und nachhaltig auf eintreffende Aktivität. Die meisten Informationen, die wir lernen und erinnern, werden – zumindest initial – durch synaptische Prozesse erkannt und gespeichert. Gemeinsam mit der Arbeitsgruppe von Prof. Schoch untersucht die Gruppe, wie synaptische Verarbeitung funktioniert – nicht nur auf der Ebene neuronaler Netzwerke und einzelner Synapsen, sondern auch im mikro- und nanostrukturellen Maßstab. Ein besonderer Fokus liegt hierbei auf den Mechanismen der synaptischen Plastizität. Neben der synaptischen Verarbeitung ist die Verschaltungsarchitektur des Gehirns von zentraler Bedeutung. Traditionell wird angenommen, dass neuronale Verschaltung ausschließlich durch synaptische Verbindungen zwischen Neuronen bestimmt ist. Jüngste Beobachtungen der Gruppe stellen dieses Konzept jedoch teilweise in Frage und deuten darauf hin, dass benachbarte Synapsen mehr Informationen austauschen, als bisher angenommen. Untersucht wird daher, inwieweit diese zusätzliche diffusive Konnektivität eine funktionelle Rolle im Gehirn spielt. Ein weiterer Forschungsschwerpunkt der Gruppe ist die Interaktion zwischen Neuronen und Gliazellen. Insbesondere die Kommunikation mit oligodendroglialen Zellen ist für die Informationsverarbeitung von Bedeutung, da Oligodendrozyten Myelin produzieren und dadurch die Leitungsgeschwindigkeit von Aktionspotenzialen erhöhen. Die Gruppe untersucht schnelle, hochlokalisierte Signale, die von Neuronen an Vorläuferzellen der Oligodendrozyten (OPCs) übermittelt werden. Diese Signale könnten es Neuronen ermöglichen, gezielt zu steuern, wann und wo Myelin gebildet werden soll. Ziel ist es, den zugrunde liegenden „Code“ zu entschlüsseln, mit dem Neuronen Gliazellen zur Myelinbildung anregen – ein Ansatz, der auch für die Entwicklung neuer Therapien gegen demyelinisierende Erkrankungen von Bedeutung sein könnte. Für ihre Forschung nutzt die Gruppe ein breites methodisches Spektrum – von systembiologischen Ansätzen bis hin zur Untersuchung nanoskaliger Prozesse. Zum Einsatz kommen in vivo-Bildgebung, physiologische und optische Messungen auf zellulärer und subzellulärer Ebene sowie hochauflösende strukturelle Analysen, einschließlich Super-Resolution- und Elektronenmikroskopie.