Frühere Forschungsgruppen

Theorie der Neuronalen Dynamik - Tatjana Tchumatchenko

Am MPI für Hirnforschung: 2013 - 2021

Unsere Forschung konzentriert sich auf die computergestützte Modellierung und mathematische Analyse von einzelnen Neuronen, neuronalen Populationen und rekurrenten Netzwerken. Wir setzen analytische Werkzeuge und Computersimulationen ein, um zu untersuchen, wie einzelne Neuronen und Populationen auf ihre synaptischen Eingänge reagieren und wie sie interagieren, um funktionierende neuronale Schaltkreise entstehen zu lassen. Von besonderem Interesse sind die Rolle der synaptischen Plastizität, der Informationsrepräsentation, der Reaktionszeitskalen und der zeitlichen und interneuronalen Korrelationen.

Wir verwenden eine Kombination von analytischen Techniken, lineare und nichtlineare Differentialgleichungen und deren Lösungen über lineare Störungstheorie, stochastische Integrale, Fokker-Planck-Formalismus und interagierende stochastische Prozesse umfassen. Im computergestützten Bereich verwenden wir numerische Simulationen und moderne Programmiersprachen.

Aktuelle Affiliation und Kontakt:

Co-affiliation:
Group leader at the Institute of Experimental Epileptology and Cognition Research
University of Bonn Medical Center
Venusberg-Campus 1
53127 Bonn

Dr. Tatjana Tchumatchenko

Professor and deputy head of the Institute for Physiological Chemistry
AG Computational Neuroscience University of Mainz Medical Center Anselm-Franz-von-Bentzel-Weg 3 55128 Mainz, Germany

Co-Affiliation:

Neokortikale Schaltkreise - Johannes Letzkus

Am MPI für Hirnforschung: 2013 - 2020

Gehirnfunktionen wie Wahrnehmung, Lernen und Emotionen werden durch die Aktivitätsmuster von Neuronen erzeugt, die innerhalb ihrer Schaltkreise dynamisch interagieren. Heute haben wir ein detailliertes Verständnis von der Rechenkapazität einzelner Neuronen. Im Gegensatz dazu sind die Prinzipien, die die Informationsverarbeitung steuern, sobald Neuronen zu Schaltkreisen verbunden sind, immer noch schlecht verstanden. Die Forschung zu dieser Frage hat in letzter Zeit durch die Entwicklung mehrerer neuer experimenteller Ansätze, die eine hochauflösende Sektion der Schaltkreisfunktion ermöglichen (in vivo 2-Photonen-Mikroskopie, transgene Mauslinien, virale Vektoren und Optogenetik), einen starken Schub erhalten. Wir wenden diese Techniken an, um die Informationsverarbeitung in sensorischen Arealen des Neokortex während der Wahrnehmung und des Lernens zu untersuchen. Unsere Forschung wird von einigen Schlüsselprinzipien geleitet:

1. Schaltkreise werden am besten in ihrer natürlichen Umgebung untersucht, mit intakten Ein- und Ausgängen - d.h. wir führen die meisten Experimente in vivo durch.
2. Schaltkreise bestehen aus einer großen Vielfalt von Neuronentypen mit hochspezialisierten Funktionen. Wir führen zelltypspezifische Experimente durch, um den Beitrag jedes Neuronentyps zur Schaltkreisfunktion zu bestimmen.
3. Schaltkreise sind komplexe Systeme, was es schwierig macht, ihre Funktion zwischen verschiedenen Bedingungen zu extrapolieren oder zu verallgemeinern. Daher zielen unsere Experimente darauf ab, die untersuchte Hirnfunktion so genau wie möglich zu modellieren - hauptsächlich untersuchen wir die Schaltkreisaktivität während des Verhaltens.

Aktuelle Affiliation und Kontakt:

Prof. Dr. Johannes Letzkus

DFG Heisenberg Professor
Institute for Physiology, Dept. I University of Freiburg, Hermann-Herder Str. 7 79104 Freiburg, Germany
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