Verarbeitung und Lernen von Sinnesreizen im Geruchssystem
Wie erzeugt das Gehirn geistige Fähigkeiten? Wie nimmt es seine Umwelt wahr? Wie entsteht Verhalten als Reaktion auf Einflüsse der Umwelt und Innenwelt? Diese Fragen gehören zu den faszinierendsten und gleichzeitig schwierigsten der modernen Neurowissenschaften. Trotz einer immensen Fülle neuer Erkenntnisse sind wir von dem Ziel, den Geist aus der Funktion des Gehirns zu erklären, noch weit entfernt. Um mögliche Antworten auf diese Fragen zu finden, ist es notwendig zu verstehen, wie einfache Bausteine komplexe Systeme mit neuen Eigenschaften erzeugen, die über die Summe der Eigenschaften der Einzelbausteine hinausgehen.
Der Forschungsansatz dieses Projekts war es, das Zusammenspiel von Ebenen unterschiedlicher Komplexität in der neuronalen Informationsverarbeitung an einem einfachen Modellsystem zu untersuchen: dem olfaktorischen System der Maus. Die Unterscheidung von Gerüchen im olfaktorischen System wurde auf den Ebenen, Verhalten, Populationseigenschaften, in vivo und in vitro Elektrophysiologie untersucht und die Ergebnisse wurde verknüpft mit Parameterstudien und der mathematischen Modellierung, um aus den experimentellen Daten Modelle von Nervenzellnetzwerken zu erstellen und zu validieren.
Im Projekt entstandene Publikationen:
- Reidl, J., Starke, J., Omer, D.B., Grinvald, A., Spors, H. (2007). Independent Component Analysis of high-‐ resolution imaging data identifies distinct functional domains. NeuroImage 34(1): 94–108.
- Abraham, N.M., Shimshek, D.R., Seeburg, P.H., Klugmann, M., Schaefer, A.T., Kuner, T. (2006). Spatio-temporally defined deletion of ionotropic glutamate receptors in the olfactory bulb reciprocal synapse affect odor discrimination time. Victor Rothschild Memorial Symposia, 14th Jerusalem Spring School in Life Sciences, Jerusalem, Israel, April 2006.
- Reidl, J.; Borowski P.; Sensse, A.;Starke, J.; Zapotocky, M.; Eiswirth, M. (2006). Model of intracellular Ca oscillations due to negative feedback. Biophysical Journal 90(4): 1147–1155.
- Schaefer, A.T., Angelo, K., Spors, H., Margrie, T.W. (2006). Neuronal Oscillations Enhance Stimulus Discrimination by Ensuring Action Potential Precision. PLoS Biology 16.
- Spors, H.,Wachowiak, M., Cohen, L.B., Friedrich, R.F. (2006). Temporal Dynamics and Latency Patterns of Receptor Neuron Input to the Olfactory Bulb. J. Neurosci., 26(4): 1247–1259.
- Shimshek, D.R., Bus, T., Kim, J., Mihaljevic, A., Mack, V., Seeburg, P.H., Sprengel, R., Schaefer, A.T. (2005). Enhanced Odor Discrimination and Impaired Olfactory Memory by Spatially Controlled Switch of AMPA Receptors. Plos Biology 3.
- Abraham, N.M., Spors, H., Carleton, A., Margrie, T., Kuner, T., Schaefer, A.T. (2004). Maintaining accuracy at the expense of speed: stimulus similarity defines odor discrimination time in mice. Neuron 44: 865–876.
Im Projekt durchgeführte Veranstaltung:
Workshop: „Neural network models of the olfactory bulb“ (18.–19. 12. 2003)
Kollegiaten:
- Prof. Dr. Thomas Kuner
- Dr. Andreas Schaefer
- Dr. Hartwig Spors
- Prof. Dr. Jens Starke