Dr. Martin Schwarz
Functional Neuroconnectomics
Art der Doktorarbeit: Experimentell
Meine Gruppe befasst sich mit der strukturellen Identifizierung und funktionellen Charakterisierung neuronaler Netzwerke im Gehirn von Säugetieren. Das Gehirn enthält Milliarden von Neuronen, die in komplexen funktionellen Netzwerken hochgradig organisiert sind. Diese Netzwerke verarbeiten vielfältige eingehende Informationen in geordneter Weise, was anschließend zu angemessenen Verhaltensreaktionen führt. Im Allgemeinen ist der genaue neuronale Schaltplan innerhalb und zwischen funktionellen neuronalen Netzwerkeinheiten auf der Ebene der Synapse noch immer rätselhaft. Ein Schlüssel zum Verständnis, wie neuronale Informationen geordnet verarbeitet werden, um die Ausführung angemessener Verhaltensweisen zu ermöglichen, liegt daher in der genauen Kartierung und Charakterisierung der zugrunde liegenden neuronalen Schaltkreise, die einen kontinuierlichen Informationsfluss innerhalb dieses „neuronalen Dschungels“ auf subzellulärer Auflösung ermöglichen. Wir entwickeln neuartige rekombinante Rabies-Virus-Werkzeuge (RABV), um detaillierte Einblicke in die Beziehung zwischen Schaltkreisarchitektur und physiologischer Funktion zu gewinnen. Zu diesem Zweck entwickeln wir eine zelluläre und subzelluläre dreidimensionale Analyse von RABV-markierten neuronalen Netzwerken in großen Hirnproben mittels Lichtblatt-Fluoreszenzmikroskopie. Dies ermöglicht es uns, die genaue Verteilung ausgewählter miteinander verbundener neuronaler Ensembles sowie deren Verbindungsmodi mithilfe neuartiger automatisierter Segmentierungs- und Zellerkennungsalgorithmen zu kartieren. Um die Aktivität spezifischer identifizierter Schaltkreiskomponenten zu modulieren, verwenden wir die stereotaktische Verabreichung optogenetischer Werkzeuge mittels adeno-assoziierter Viren (rAAV). Darüber hinaus etablieren wir geeignete Verhaltensparadigmen, um die physiologische Relevanz dieser ausgewählten Schaltkreisuntersuchungen zu testen. Insbesondere konzentrieren wir uns auf die funktionelle Charakterisierung neuronaler Schaltkreise, die olfaktorisch gesteuerte Verhaltensweisen koordinieren, sowie auf die mit epileptischen Anfällen verbundenen Schaltkreisveränderungen.
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