Forschungsschwerpunkt

Gehirn und Geist: Physische und psychische Funktionen des Gehirns
DIE PROJEKTE
Vom Molekül zum Verhalten:
Verarbeitung und Lernen von Sinnesreizen im Geruchssystem
Sprecher: Thomas Kuner
Projektleitung/Kollegiaten:
Thomas Kuner1, Andreas Schaefer1, Hartwig Spors1, Jens Starke2
Mitarbeiter: Nixon Abraham1, Alan Carleton1, [ürgen Reidl2,Arno Schmitt1,
Tatjana Schweizer1
1 Max-Planck-Institut für medizinische Forschung, Heidelberg;
2 Interdisziplinäres Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen & Institut für Ange-
wandte Mathematik, Universität Heidelberg;
Kontakt: http://sunO.mpimf-heidelberg.mpg.de/wadw/
Projektbeschreibung
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 Fragen 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.
In unserem Forschungsansatz versuchen wir diesen Brückenschlag vom Molekül
zum Verhalten. Am Beispiel des Geruchssystems von Mäusen untersuchen wir, wie
Geruchsreize auf der Ebene einzelner Zellen und kleiner Nervenzellverbände abge-
bildet werden und welche Verhaltensäußerungen damit in Verbindung stehen. Die
Funktionsweise des Geruchssytems verändern wir durch Verhaltenstraining und
gezielte molekulare Eingriffe mit viralen Genfähren. Die Auswirkung dieser Mani-
pulationen werden auf der Ebene einzelner Nervenzellen, Nervenzellverbände und
des Verhaltens experimentell bestimmt. Die so entstandenen Daten werden mit
mathematischen Methoden analysiert und modelliert, wodurch eine quantitative
Beschreibung der Funktionsprinzipien und Vorhersagen für neue Experimente
ermöglicht werden. Dieser interdisziplinäre Forschungsansatz verspricht neue Ein-
sichten in die Mechanismen, mit denen das Gehirn Gerüche erkennen, unterschei-