Nr. 186 / 2013

22. Juli 2013 : Hirnaktivität gezielt steuern - Kognitionswissenschaftler an neuem DFG-Schwerpunkt beteiligt

Mit Licht in die Aktivitäten des Gehirns eingreifen und gezielt die Ausschüttung von Serotonin beeinflussen, das ist das Ziel von zwei Arbeitsgruppen der Ruhr-Universität Bochum (RUB) und Kognitionswissenschaftlern der Universität Osnabrück. Die Troika ist eine von zwölf Forschergruppen eines neuen DFG- Forschungsschwerpunkts, der insgesamt mit acht Millionen Euro für zunächst drei Jahre gefördert wird.

Dysfunktionen in der Regulation von Serotonin spielen eine zentrale Rolle bei der Entstehung neurophysiologischer Erkrankungen wie Migräne und Depression.

Das Team aus Bochum und Osnabrück arbeitet mit der sogenannten Optogenetik im Tiermodell. Die Forscher modifizieren Neurone genetisch so, dass sie deren Aktivität mit Licht steuern können, zum Beispiel um die Serotonin-Ausschüttung in bestimmten Gehirnarealen gezielt zu beeinflussen. So können sie ausgewählte Zelltypen auf die Millisekunde genau aktivieren oder hemmen. Die Wissenschaftszeitschrift "Nature Methods" kürte die Optogenetik 2010 zur »Methode des Jahres«. »Sie hat das Potenzial zum Nobelpreis«, sagt PD Dr. Dirk Jancke von der Optical Imaging Group vom RUB-Institut für Neuroinformatik. Im neuen Forschungsprojekt arbeiten er und seine Gruppe gemeinsam mit den Teams von Prof. Dr. Stefan Herlitze vom RUB-Lehrstuhl für Allgemeine Zoologie und Neurobiologie und Prof. Dr. Peter König vom Institut für Kognitionswissenschaft der Universität Osnabrück.

Zuversicht für neurophysiologisch Erkrankte

Dysfunktionen in der Regulation von Serotonin spielen eine zentrale Rolle bei der Entstehung neurophysiologischer Erkrankungen wie Migräne und Depression. Serotonin ist ein neuronaler Botenstoff, der in mentale Zustände wie Motivation, Ärger, Furcht und Aufmerksamkeit sowie in Gedächtnisleistungen vielfältig eingreift. Jancke, Herlitze und König erhoffen sich auch, dass ihre Erkenntnisse bei der Behandlung von Krankheitsbildern, in denen Serotonin eine zentrale Rolle spielt, weiterhelfen.

Zellaktivitäten beobachten

Um die Veränderung von Nervenzellaktivität in wenigen Millisekunden über größere Bereiche des Gehirns erfassen zu können, verwenden die Forscher ein neues bildgebendes Verfahren, das Optical Imaging mit spannungsabhängigen Farbstoffen. Jancke: »Mit dem kombinierten Einsatz beider auf Licht basierender Methoden kommen wir einem lang gehegten Traum vieler Neurowissenschaftler ein Stück näher: Wir versuchen gezielt die Aktivität bestimmter Nervenzellen zu steuern und gleichzeitig die Auswirkung auf das gesamte neuronale Netzwerk in Echtzeit darzustellen.« Das Team aus Osnabrück übernimmt dann die Aufgabe, mit den erhaltenen Daten die neuronalen Wechselwirkungen durch theoretische Methoden zu quantifizieren.

Forschergruppen aus ganz Deutschland

Die DFG gründete den neuen Schwerpunkt »Resolving and manipulating neuronal networks in the mammalian brain: from correlative to causal analysis« zur Erforschung neuer Methoden, um Gehirnaktivität gezielt zu beeinflussen, und um die daraus resultierenden neuronalen Aktivitätsmuster zu verstehen.