deutsche Zusammenfassung

Forschungsthemen am Max-Planck-Institut für Hirnforschung
Diese Seite enthält eine kurze Zusammenfassung unserer Forschungsvorhaben und damit verbundener Themen in deutscher Sprache. Da die Naturwissenschaft im 21. Jahrhundert ein internationales, globales Unterfangen ist, und Forschung an der Grenze des Wissens ohne Englisch als lingua franca undenkbar ist, sind alle detaillierten Erklärungen zu unseren Forschungszielen und –Projekten ausführlich in englischer Sprache auf diesen Seiten zu finden.
Für weitere Rückfragen und Informationen wenden Sie sich bitte an unseren Verantwortlichen für Öffentlichkeitsarbeit, Herrn Dr. Arjan Vink.

Am Max-Planck-Institut für Hirnforschung steht die Funktionsweise der Schaltkreise im Gehirn im Zentrum der Forschung. Diese wird in drei wissenschaftlichen Abteilungen (Helmstaedter, Laurent und Schuman), vier Max-Planck-Forschungsgruppen (Letzkus, Tchumatchenko, Ito und Gjorgjieva), sowie von einem Max-Planck-Fellow (Acker-Palmer) betrieben, die in unserem neuen Institutsgebäude auf dem Riedberg arbeiten, sowie in der Emeritusgruppe (Singer) in vormaligen Institutsgebäude im Niederrad.

Die Funktion von Gehirn-Schaltkreisen
Gehirn-Schaltkreise können auf verschiedenen Beschreibungsebenen untersucht werden. Diese umreißen die Forschungsinteressen des MPIs für Hirnforschung.

Zum einen enthält schon das intrazelluläre Protein-Netzwerk, welches sich in allen Synapsen befindet, alle wesentlichen Eigenschaften eines komplexen Schaltkreises: verbundene Elemente, Kommunikation, Regulation und Rückkopplung.  Als Antwort auf Signale anderer Nervenzellen in einem Schaltkreis interpretieren die Synapsen ihre Eingangs-Stimuli (“inputs”) und wandeln sie in neue Reize um (“outputs”). Manche Eingangs-Stimuli können das intrazelluläre Netzwerk beeinflussen, indem die lokale Umgebung von Ionen und Proteinen verändert wird – und daraus können sich dann wiederum Veränderungen der synaptischen Antwort ergeben.

Netzwerke zwischen Nervenzellen sind eine weitere fundamentale Basis der Gehirnfunktion: das Gehirn wandelt die Eingangs-Stimuli (seien diese extern, von den Sinnen erfasst, oder intern, wie Gedanken und Erinnerungen) in passende Reaktionen um (also motorische Reaktionen oder Wahrnehmungen). Diese Umrechnung erfolgt nach Regeln, oder Klassen von Regeln, die sich zumeist aus den Komponenten des Netzwerks und ihrer Wechselwirkungen ergeben. Interessanterweise können diese Regeln sich mit der Zeit verändern, ebenso auf Basis von Erfahrungen oder dem Erlebniszusammenhang modifiziert werden.

Unser gemeinsames Ziel am MPI für Hirnforschung ist es, die Bestandteile dieser Netzwerke mechanistisch zu verstehen, die strukturellen und funktionellen Schaltkreise zu entschlüsseln, die Rechenregeln zu finden, die ihre Funktionsweise beschreiben – und schlussendlich ihren Beitrag zu Wahrnehmung und Verhalten zu klären.

Unsere Experimente umfassen viele Größenordnungen in Raum und Zeit, die notwendig sind, um diese Einsichten zu gewinnen. Ein Teil unserer Arbeit zielt auf die Molekülnetzwerke in Abschnitten bestimmter Nervenzellfortsätze (der Dendriten), während andere Aspekte die Netzwerke zwischen verschiedenen Hirnregionen beinhalten. Diese Arbeit benötigt Analysen auf der molekularen, zellulären, Netzwerk- und Verhaltensebene; und sie steht in der vollen Einsicht, dass makroskopische Phänomene skalenabhängig sein können (so wie räumliche Muster oder Dynamiken); reduktionistische Ansätze sind darum sowohl notwendig als auch nicht immer hinreichend, was die Notwendigkeit unterstreicht, auch theoretische Neurowissenschaft zu betreiben.

Institutsgeschichte
Das „Kaiser-Wilhelm-Institut für Hirnforschung“ wurde 1914 in Berlin gegründet und war somit eines der ältesten Institute innerhalb der 1911 gegründeten „Kaiser –Wilhelm-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften“. Das Institut war die Fortführung der Neurologischen Zentralstation, eines 1898 von dem renommierten Hirnforscher Oskar Vogt gegründeten und mit seiner Frau Cécile Vogt, ebenfalls eine bedeutende Hirnforscherin, geführten privaten Forschungsinstituts. Von 1901 bis 1910 war Korbinian Brodmann einer von Vogts Mitarbeitern am Institut, der die Feinstruktur und Topografie von Nervenzellen der Hirnrinde (Cytoarchitektonik) beschrieb. 1909 erschien seine Hauptarbeit, „Die vergleichende Lokalisationslehre der Großhirnrinde“, auch heute noch ein viel zitierter und häufig benutzter Klassiker der Hirnforschung (z. B. beschreibt das Brodmann-Areal 17 den primären visuellen Cortex V1). Oskar Vogts eigene wissenschaftliche Verdienste liegen im Bereich der äußeren Cytoarichtektonik und Myeloarchitektonik.

Ein dunkles Kapitel
Zwischen 1940 und 1945, als das KWI in Berlin-Buch ansässig war, beteiligten sich die damaligen Direktoren Hallervordern und Spatz an den Gräueltaten des Nazi-Regimes, indem sie die Gehirne von "Euthanasie"-Opfern studierten und in bestimmten Fällen geistig behinderte Kinder aus angeblichem "wissenschaftlichen Interesse“ in den Tod schickten. Viele Jahre lang verblieben Gehirnschnitte aus diesen Studien in unserem Institut (mittlerweile das Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main) archiviert, zusammen mit Forschungsmaterial aus anderen Zeiträumen. Als dies entdeckt wurde, fanden 1990 die Schnitte aus den Jahren 1933 – 1945 durch die Max-Planck-Gesellschaft auf dem Münchener Waldfriedhof ihre letzte Ruhestätte. Zu Ehren der Opfer dieser Gräueltaten wurde ein Gedenkstein errichtet.

Die schreckliche Vergangenheit ist in der letzten Zeit wieder besonders hervorgetreten. Die Institutsdirektoren haben mit Beiträgen diese öffentliche Debatte befördert.

Tierexperimentelle Forschung
Das Gehirn ist ein sehr schlecht verstandenes komplexes System, dessen Komponenten und Wechselwirkungen wir auf vielen Ebenen erforschen, wie oben beschrieben. Die einzige Methode, um das Verständnis dieses komplexen Systems wesentlich voranzubringen, und Hypothesen über seine Funktionsweise zu testen, ist die Untersuchung seiner Funktionsweise in biologischen Experimenten. Darum führen wir am Institut sorgfältig geplante Tierexperimente durch, welche allesamt vorher ausführlich von den zuständigen Tierschutzbehörden geprüft und in einem umfangreichen Verfahren genehmigt wurden.

Zu einer umfassenderen Diskussion der Notwendigkeit von Tierexperimenten und ihrer Bedeutung für das Wohlergehen der Menschheit im Folgenden ein gemeinsames Kommuniqué der europäischen Wissenschaftsorganisationen. Zudem hat die Max-Planck-Gesellschaft ein Themenportal Tierversuche eingerichtet.

Im Tierhaus des Instituts werden die Tiere, die für die Forschungstätigkeit notwendig sind, gehalten und gezüchtet. Das neue Tierhaus auf höchstem Standard stellt sicher, dass die Tiere im Einklang mit ihren natürlichen Bedürfnissen und in einer höchst-hygienischen Umgebung gehalten werden, was sowohl das Wohlergehen der Tiere als auch die Reproduzierbarkeit der durchgeführten Experimente garantiert. Unsere Tierschutzbeauftragte kontrolliert die Einhaltung der Tierschutzgesetze, und berät die Wissenschaftler zu allen Themen des Wohlergehens der Tiere.

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