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Forschung

Die Erzeugung von Bewegungen ist die Leistung des Nervensystems eines jeden Organismus, mit der dieser mit seiner Umgebung und Artgenossen in Interaktion tritt, sei es für Kommunikation, Manipulation von Objekten, Futtersuche, jahreszeitliche Wanderungen, Partnerwahl oder Flucht vor Fressfeinden. Fortbewegung ist dabei vielfach eine Verhaltenskomponente, die in vielfältigen Situationen eine wesentliche Rolle spielt, und ethologisch daher als „Mehrzweckverhalten“ bezeichnet wird. Die desbezügliche Bewegungen induzierende motorische Aktivität ist bei Wirbeltieren und Wirbellosen das Resultat der Integration absteigender Signale aus dem Gehirn mit der Aktivität lokaler rhythmisch aktiver neuronaler Netzwerke, Rückmeldungen von zumeist propriozeptiven Sinnesorganen auf und in den Extremitäten und koordinierenden Einflüssen aus benachbarten Gliedmaßen. Meine Arbeitsgruppe studiert die neuronalen Grundlagen von Fortbewegung mit besonderem Schwerpunkt auf der Erzeugung und Kontrolle von Flexibilität und Adaptivität derselbigen.

Dazu nutzen wir derzeit vornehmlich Insekten aus den Gruppen der Orthopteriodea, z.B. Stabheuschrecken, und Dipteren, z.B. die Fruchtfliege Drosophila melanogaster. Wir fokussieren insbesondere auf die Natur absteigender Signale aus dem Gehirn zu prämotorischen Netzwerken im thorakalen Nervensystem und deren Interaktion mit diesen und propriozeptiven Signalen von den Beinen. Der vergleichsweise einfache anatomische Aufbau von Stabheuschrecken und Fruchtfliegen erlaubt uns die Untersuchungen auch an intakten oder partiell intakten Tieren durchzuführen, d.h. an Präparten die sich oder die Beine aktiv bewegen.

Unsere experimentellen Zugänge zielen auf eine Kausalanalyse der beteiligten Mechanismen und sollen die Erzeugung der spezifischen Bewegungskinematik mit den Eigenschaften beteiligter Netzwerke und Neurone im Zentralnervensystem in Beziehung setzen. Die in unserem Labor zum Einsatz kommenden Methoden umfassen die Verwendung von Hochgeschwindigkeitsvideographie, Elektromyographie, Kraftmessungen von Muskelkontraktionen, Nervableitungen, einfach oder mehrfach intrazelluläre Ableitungen von Neuronen mit scharfen und mit Patch-Elektroden, opto- und neurogenetische Methoden, Immuncytochemie und Konfokalmikroskopie.

Derzeit wird unsere Forschung durch folgende nationale und internationale Förderprogramme und Förderorganisationen unterstützt:

 

 

DFG: Graduiertenkolleg 1960: „Neural Circuit Analysis“

 

DFG/NSF: NeuroNex Programm „C3NS”

 

DFG: SFB 1451 „Key Mechanisms of Motor control in Health and Disease“

 

State NRW: „iBehave“