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Entwicklung von neuronalen Netzwerken und kognitiven Funktionen

Unsere Forschung untersucht die strukturelle und funktionelle Reifung neuronaler Netzwerke, die für die Orientierung und das Gedächtnis eine Rolle spielen. Wir möchten verstehen, wie abstraktes Denkvermögen im Laufe des Lebens entsteht.

Die Fähigkeit, die Welt zu erkunden und sich an alltägliche Ereignisse zu erinnern, hängt von der Aktivität derjenigen Neuronen ab, die bei Säugetieren in zwei verschiedenen Hirnregionen liegen: dem entorhinalen Kortex und dem Hippocampus. Diese Neuronen spiegeln Raum und Zeit wider und schaffen so eine «kognitive Karte», mit der durch physische und konzeptionelle Räume navigiert werden kann.

Entstehung der Eigenschaften neuronaler Netzwerke
Kollektive Dynamiken – erzeugt durch die Aktivierung grosser neuronaler Netzwerke – entstehen bereits in den ersten Lebensphasen, zusammen mit der Fähigkeit immer komplexere kognitive Aufgaben zu erfüllen. Mithilfe eines entwicklungsbezogenen Ansatzes möchten wir verstehen, wie im Gehirn der Maus die Neuronen des entorhinalen Kortex’ und des Hippocampus’ miteinander interagieren, um diese «kognitive Karte» zu erstellen und wie damit Verhalten gesteuert wird.

Erforschung neuronaler Netzwerke – von der Geburt bis zum Funktionieren
In unserem Labor führen wir Längsschnittuntersuchungen durch, bei denen wir die Aktivität grosser Nervenzell-Populationen und deren Entwicklung über mehrere Lebenshasen eines Tier hinweg visualisieren, aufnehmen und beeinflussen. Wir verwenden Methoden der Genetik, der quantitativen Verhaltensanalyse, in vivo Bildgebungsverfahren, virales Tracing, Computermodellierung und Optogenetik, um stereotype Muster neuronaler Aktivität, die mit bestimmten Verhaltensweisen einhergehen, zu identifizieren.

Sensible Phasen für Störungen der Entwicklung des Nervensystems
Kinder mit traumatischen Erlebnissen sind anfälliger dafür, später im Leben eine psychische Krankheit zu entwickeln. Durch die Entschlüsselung der Mechanismen, die die neurotypische Entwicklung kognitiver Funktionen steuern, kann unsere Forschung dazu beitragen, die biologischen Grundlagen solcher Traumata herauszufinden und zudem gezielte Massnahmen für die Therapie zu empfehlen. 

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