Max-Planck-Institut für Hirnforschung

Max-Planck-Institut für Hirnforschung

Kein zweites Organ ist so komplex wie das menschliche Gehirn. Jede der rund 100 Milliarden Nervenzellen oder Neurone kann mit tausenden anderen Neuronen in Verbindung stehen. Das “Produkt” des Gehirns — Verhalten, Handlung, Wahrnehmung, Sprache, Erkenntnis und vieles mehr — ist außerordentlich vielfältig und noch immer rätselhaft. Das Max-Planck-Institut für Hirnforschung widmet sich der Erforschung der Gehirnfunktion auf mechanistischen und rechnerischen Ebenen. Der Fokus liegt dabei auf der Funktionsweise der Schaltkreise im Gehirn beginnend bei den Molekülen in einer einzelnen Hirnzelle, über die Vernetzung von Neuronen in einem lokalen Schaltkreis bis hin zu größeren Gehirnsystemen.

Um grundlegende Erkenntnisse über die Gehirnfunktion zu gewinnen, untersuchen die Wissenschaftler des Instituts weniger komplexe Nervensysteme wie die von Nagetieren, Schildkröten und Fischen. Sie messen wie diese sensorische Informationen verarbeiten, wie Erinnerungen entstehen und gespeichert werden, wie Tiere schlafen und wie sie sich in ihrem Verhalten an veränderte Bedingungen anpassen. Letztendlich wollen die Forscher die grundlegenden Regeln verstehen, die der Funktionsweise des Gehirns zugrunde liegen und so deren Beitrag zu Wahrnehmung und Verhalten klären. Hierzu verwenden sie molekularbiologische, bildgebende, elektronmikroskopische, genetische, und elektrophysiologische Verfahren sowie auch Methoden der Verhaltensforschung und numerische Simulationen.

Kontakt

Max-von-Laue-Str. 4
60438 Frankfurt am Main
Telefon: +49 69 850033-0
Fax: +49 69 850033-1599

Promotionsmöglichkeiten

Dieses Institut hat eine International Max Planck Research School (IMPRS):
IMPRS for Neural Circuits

Darüber hinaus gibt es die Möglichkeit zur individuellen Promotion bei den Direktoren und Forschungsgruppenleitern.

Schnelle Lichtkanäle befeuern das Hören
Mit optogenetischen Cochlea-Implantaten könnten taube Menschen möglicherweise eines Tages Musik hören mehr
Software mit Grips
Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können mehr
Max-Planck-Forscher entwickeln eine Technik, mit der sie neue Proteine in unterschiedlichen Zelltypen des Mäusegehirns identifizieren können mehr
Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde
Wissenschaftler entschlüsseln grundlegendes Verschaltungsmuster des Gehirns mehr
Neuronale Netzwerke zehnmal schneller entschlüsselt
Flug durchs Gehirn dank neuer Visualisierungs-Software mehr
Vor 100 Jahren wurde in Berlin das Kaiser-Wilhelm-Institut für Hirnforschung gegründet. Erster Direktor war Oskar Vogt, ein ehrgeiziger Wissenschaftler, der mit der Untersuchung von Lenins Gehirn berühmt wurde. Seine Frau Cécile und er lieferten wichtige Erkenntnisse zum Bau der Großhirnrinde – und saßen auch manchem Irrtum auf.
Tierarzt oder Tierärztin (Voll- oder Teilzeit)
Max-Planck-Institut für Hirnforschung, Frankfurt am Main 6. Juli 2018
Netzwerk- und Systemadministrator/-in
Max-Planck-Institut für Hirnforschung, Frankfurt am Main 4. Juli 2018
Tierpfleger/-in
Max-Planck-Institut für Hirnforschung, Frankfurt am Main 4. Juni 2018

Informationscodierung mit neuronalen Spikes

2018 Tchumatchenko,Tatjana
Neurobiologie

Neurale Kommunikation geschieht hauptsächlich über kurze elektrische Impulse, auch Aktionspotentiale oder Spikes genannt. Doch wie genau? Für das Verständnis kognitiver Funktionen ist es wichtig, die Art der Informationskodierung durch Spikes zu verstehen. Die Max-Plank-Forscher konnten nachweisen, dass paarweise Spike-Korrelationen und deren linearer Beitrag die Informationskodierung prägen. Lineare Antwortfunktionen haben sich als vielseitiges Konzept auch für andere Fragestellungen der Neurowissenschaften bewährt, jedoch ist ihr Anwendungsgebiet nicht unbegrenzt.

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Neue technologische Fortschritte haben eine neue Ära der neurowissenschaftlichen Forschung eröffnet.Sie ermöglichen es, umfangreiche Datensätze aus dem Gehirn zu erlangen und diese mit neuartigen analytischen Techniken und Algorithmen zu modellieren und interpretieren. Computergestützte und mathematische Ansätze werden genutzt, um zu erforschen, wie neurale Aktivität die Organisation von Schaltkreisen und Dynamiken formt. Dabei dienen Mehrkanal-Ableitungen dazu, den neuralen Kode für räumliche Navigation zu dechiffrieren.

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Wissenschaftler am MPI für Hirnforschung arbeiten daran, die Regeln der Informationsverarbeitung im Gehirn mit Hilfe einfacherer Systeme und Modellorganismen experimentell zu entschlüsseln. Dabei konzentrieren sie sich hauptsächlich auf die Informationsverarbeitung in der Hirnrinde (Kortex). Neben Säugetieren besitzen nur Reptilien einen geschichteten Kortex, der bei ihnen allerdings deutlich einfacher aufgebaut ist. Die Gruppe von Gilles Laurent untersucht den visuellen Kortex, die kortikale Dynamik – Aktivitätswellen und Oszillationen – sowie den Schlaf von Schildkröten und Bartagamen.

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Connectomics: Netzwerkkarten des Säugetiergehirns

2015 Helmstaedter, Moritz
Neurobiologie

Das komplexe Kommunikationsnetzwerk der Nervenzellen im Gehirn, das Connectom, ist notwendige Grundlage der beeindruckenden Gehirnleistungen. In den letzten Jahren ist es gelungen, Teile des Connectoms im Säugetiergehirn zu vermessen: Die MPG-Forscher Winfried Denk und Moritz Helmstaedter kartierten das lokale Connectom der Mausnetzhaut. In der 2014 installierten Abteilung "Connectomics" arbeitet Helmstaedter an der Netzwerkvermessung in der Hirnrinde, um herauszufinden, wie durch Kombination von Erfahrung und neuen sensorischen Reizen Objekte in der Umwelt erkannt und benannt werden.

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Theoretische und experimentelle Analyse neuronaler Schaltkreise

2014 Tchumatchenko, Tatjana; Letzkus, Johannes
Neurobiologie

Das Gehirn ist das mit Abstand komplexeste System, das wir kennen. Am MPI für Hirnforschung verwenden zwei neue Forschergruppen komplementäre Ansätze, um die Funktion neuronaler Schaltkreise besser zu verstehen: Tatjana Tchumatchenko’s Gruppe nutzt theoretische Ansätze zur Erforschung neuronaler Informationskodierung. Johannes Letzkus‘ Team verwendet experimentelle Ansätze wie 2-Photonen-Mikroskopie und Optogenetik, um aufzuklären, welche Aktivitätsmuster in neokortikalen Schaltkreisen bei verschiedenen Verhaltensmustern auftreten und wie diese Aktivität das Verhalten des Tiers beeinflusst.

 

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