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Frankfurt am Main - Fukuoka

Deutsch - Japanische Kooperation in Computational Neuroscience

Die Entwicklung der funktionalen Organisation des visuellen Cortex
(gefördert von BMBF und JST)

Die Nervenzellen in unserem Gehirn, wie in den Gehirnen anderer Säugetiere, sind Spezialisten: Sie reagieren nur auf bestimmte Reize. Im visuellen Cortex von Säugern z.B., dem eine zentrale Rolle bei visueller Wahrnehmung zukommt, werden die meisten Zellen nur dann aktiv, d.h. senden viele elektrische Signale an andere Zellen, falls sich ein gesehenes Objekt in eine bestimmte Richtung bewegt. Bewegt es sich in eine andere Richtung, senden sie weniger oder gar keine Signale. Dafür werden dann andere Zellen aktiv. Man vermutet, dass diese ausgeprägte Selektivität von Nervenzellen für die Wahrnehmung eine wichtige Rolle spielt. Die Selektivität einer Zelle entsteht bereits sehr früh während der Entwicklung des Sehsystems und wird maßgeblich vom Input anderer Nervenzellen und damit von der Verschaltung des Netzwerkes, dessen Teil sie ist, beeinflusst.

In diesem Projekt soll anhand eines Tiermodells, dem visuellen Cortex der Maus, mit Hilfe von mathematischen Modellen in Verbindung mit experimentellen Daten untersucht werden, wie sich die Selektivitäten von Zellen nach Augenöffnung entwickeln, welche Veränderungen in der Verschaltung diesem Reifeprozess zugrunde liegen und welche Mechanismen dies steuern. Es ist zu erwarten, dass sich die gewonnenen Einsichten auch auf andere Teile des Gehirns sowie auf das Gehirn des Menschen übertragen lassen. Zunächst sollen beginnend zum Zeitpunkt der Augenöffnung in Populationen von Nervenzellen im visuellen Cortex der Maus Veränderungen in den Aktivitätsmustern charakterisiert werden. Gleichzeitig soll ein Netzwerkmodell entwickelt werden, welches die gemessenen Veränderungen quantitativ beschreibt. Mit dessen Hilfe lassen sich Hypothesen über zugrunde liegende Veränderungen in der Verschaltung zwischen den Nervenzellen gewinnen sowie über zelluläre Mechanismen, die diese Veränderungen regulieren. Diese Hypothesen sollen im abschließenden Teil des Projektes experimentell getestet werden.

 


An dieser Kooperation sind folgende Wissenschaftler beteiligt:

  • Prof. Matthias Kaschube, Frankfurt Institute for Advanced Studies (FIAS), Frankfurt am Main
  • Prof. Kenichi Ohki, Graduate School of Medical Sciences, Kyushu University, Fukuoka, Japan

 

Deutscher Koordinator:

Prof. Matthias Kaschube

Frankfurt Institute for Advanced Studies
Professor for Computational Neuroscience
and Computational Vision
Faculty of Computer Science and Mathematics
Johann Wolfgang Goethe University
Ruth-Moufang-Str. 1
60438 Frankfurt am Main
Germany

Tel.: +49 69 798 47521
E-mail: kaschube@fias.uni-frankfurt.de

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