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Carolin Hoffrogge
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Auf dem Weg zur synthetischen Neurobiologie

VolkswagenStiftung fördert innovativen Forschungsansatz des theoretischen Neuro-wissenschaftlers Fred Wolf vom MPI für Dynamik und Selbstorganisation mit 100.000 Euro

30. November 2016

Fred Wolf, Professor für theoretische Biophysik setzte sich mit seinem Antrag: „Auf dem Weg zu einer Neurobiologie hybrider neuronaler Schaltkreise“ als eines von 18 Projekten gegen 543 weitere Vorschläge bei "Experiment!", einer Förderlinie der VolkswagenStiftung, durch. Für seine innovative Fragestellung bekommt Wolf über eine Laufzeit von 18 Monaten eine Fördersumme von 100.000 Euro. In dieser Zeit wollen Wolf und seine Kollegen Netze aus künstlichen und lebendigen Nervenzellen im Labor erzeugen, die nach Plan verschaltet werden können. Die Förderlinie „Experiment“ zielt auf Arbeiten, die abseits vom Mainstream neue Forschungsfelder und Methoden begründen können.

Konstruktion synthetischer neuronaler Schaltkreise

Die biologischen Bauelemente synthetischer neuronaler Schaltkreise: Nervenzellen (rot) verbunden und vernetzt in einem dichten Geflecht von Gliazellen (grün). Immunmarkiert werden die beiden Zelltypen im Mikroskop sichtbar. Bild vergrößern
Die biologischen Bauelemente synthetischer neuronaler Schaltkreise: Nervenzellen (rot) verbunden und vernetzt in einem dichten Geflecht von Gliazellen (grün). Immunmarkiert werden die beiden Zelltypen im Mikroskop sichtbar. [weniger]

Die Verschaltung von Nervenzellen in weitverzweigte Netzwerke, ihr sogenanntes Konnektom, bestimmt, wie neuronale Schaltkreise im Gehirn Information verarbeiten. Wie hängen Struktur und Funktion solcher Netzwerke zusammen? Antworten auf diese Frage zu finden, ist entscheidend für die Entdeckung der Tricks, die das Gehirn als lebendiger Computer verwendet, aber auch um Krankheiten des Nervensystems besser verstehen zu können. Forscher sind gegenwärtig nicht in der Lage das Konnektom eines intakten Gehirns zu verändern. Für die einfachsten Bausteine von Zellen, Gene und Proteine, hat die sogenannte synthetische Biologie in den vergangenen Jahren Möglichkeiten geschaffen, diese präzise zu manipulieren und dadurch ihre Rolle für den Organismus besser zu verstehen. Die Forscher um Fred Wolf wollen nun erstmals  damit beginnen synthetische neuronale Schaltkreise zu konstruieren, die sich von einem Moment zum nächsten umbauen lassen. Dazu werden sie Netzwerke konstruieren, die aus biologischen und computergestützten Komponenten bestehen und die durch lichtgesteuerte künstliche Verbindungen zu einem großen Netzwerk kombiniert werden. Das Ziel des Vorhabens ist, die Grundlagen einer synthetischen Neurobiologie neuronaler Schaltkreise zu schaffen, die einen völlig neuen Zugang zur Struktur-Funktion Beziehung erlauben soll. „Mit unserem Forschungsansatz wollen wir neuronale Netzwerke im Gehirn besser verstehen, indem wir Netzwerke aus simulierten und lebendigen Nervenzellen in der Petrischale zusammenfügen“, sagt Professor Fred Wolf. „Wir werden uns in den kommenden Jahren darauf konzentrieren, zu klären wie gut sich dieser neue Ansatz praktisch umsetzen lässt. Wir hoffen für die Zukunft, dass ein systematisches Verständnis dieser Netzwerke die Grundlage für neuartige intelligente Prothetik und Heilmethoden für Erkrankungen des Gehirns liefern kann. Wir freuen uns sehr, dass die VolkswagenStiftung das innovative Potential dieses Ansatzes erkannt hat und in der Förderrichtlinie "Experiment!" unterstützt.“

Hintergrund zur Initiative „Experiment!“

Die Förderinitiative  „Experiment!“ der VolkswagenStiftung richtet sich an Forscherinnen und Forscher aus den Natur-, Ingenieur-, und Lebenswissenschaften einschließlich der Verhaltensbiologie und der experimentellen Psychologie, die eine radikal neue Forschungsidee verfolgen möchten. Eine anonymisierte Begutachtung stellt sicher, dass allein die Forschungsidee zählt. "Experiment!" wurde im November 2012 eingerichtet. Die je circa 500 Anträge pro Stichtag zeigen die hohe Resonanz dieser Initiative, aber auch die Härte des Wettbewerbs um die besten Ideen. Bisher wurden insgesamt 67 Vorhaben bewilligt: 18 aus 544 Anträgen (2016), 17 aus 425 Anträgen (2015), 19 aus 630 Anträgen (2014) und 13 aus 704 Anträgen (2013). Dabei akzeptiert diese Förderung explizit wie unvorhersagbar Arbeiten in wissenschaftlichem Neuland sind. Unerwartete oder negative Befunde werden als Lern- und nicht als Misserfolg begriffen - ein Kernelement von "Experiment!". 

 
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