Wie bleibt das Gehirn stabil, oder wie verändert es sich, wenn es durch Stress, sensorische Überlastung oder emotionale Belastung herausgefordert wird? In diesem Forschungsbereich untersuchen wir, wie sich neuronale Netzwerke an solche Herausforderungen anpassen und warum einige Individuen Symptome entwickeln, während andere resilient bleiben.
Unsere Arbeit konzentriert sich auf tierexperimentelle Modelle neuropsychiatrischer Erkrankungen, insbesondere ADHS und affektive Störungen wie Depression. In einem Projekt untersuchen wir, wie übermäßige sensorische Stimulation in der frühen Lebensphase das sich entwickelnde Gehirn beeinflusst und ob sie zu ADHS-ähnlichen Symptomen führen kann, etwa Hyperaktivität, veränderter Aufmerksamkeit und erhöhter Empfindlichkeit gegenüber sensorischen Reizen. In diesem Projekt verwenden wir außerdem humanisierte NPSR1-I107N-Mäuse, um zu untersuchen, wie eine für den Menschen relevante genetische Variante die Anfälligkeit oder Resilienz gegenüber sensorischer Überlastung beeinflussen kann. In einem weiteren Projekt untersuchen wir depressionsähnliches Verhalten bei Wildtyp-Mäusen und heterozygoten Cacna1c-Mäusen. Dabei liegt der Schwerpunkt darauf, wie genetische Vulnerabilität und chronische Stresshormone über die Zeit miteinander interagieren.
Diese Fragen sind wichtig, weil psychiatrische Erkrankungen häufig aus einem komplexen Zusammenspiel von Genen, neuronalen Netzwerken, Umweltfaktoren und Lebenserfahrungen entstehen. Viele dieser Prozesse lassen sich nicht verstehen, wenn nur einzelne Zellen oder isoliertes Hirngewebe untersucht werden. Deshalb verwenden wir Mausmodelle, mit denen wir Verhalten und Gehirnfunktion in einem lebenden Organismus über die Zeit verfolgen können.
Eine zentrale Stärke unseres Ansatzes ist der Einsatz moderner longitudinaler Technologien. Mit in-vivo-Calcium-Imaging können wir die Aktivität definierter neuronaler Populationen im lebenden Gehirn mit hoher zellulärer Auflösung beobachten. Parallel dazu ermöglicht uns die funktionelle Magnetresonanztomographie, Aktivitätsveränderungen in größeren Hirnnetzwerken zu untersuchen. Entscheidend ist, dass beide Methoden über mehrere Wochen hinweg wiederholt angewendet werden. Dadurch können wir dieselben Tiere über die Zeit verfolgen und untersuchen, ob Veränderungen in neuronalen Netzwerken nur vorübergehende Reaktionen auf eine Herausforderung sind oder zu stabilen, langfristigen Anpassungen werden.
Für die Untersuchung affektiver Störungen nutzen wir longitudinale Beobachtungssysteme im Heimkäfig. Diese Systeme ermöglichen es uns, die Tiere kontinuierlich in ihrer vertrauten Umgebung und mit minimaler Störung zu beobachten. Wir können Aktivität, zirkadianen Rhythmus, Fressverhalten, Trinkverhalten, Belohnungspräferenz und weitere Verhaltensparameter über lange Zeiträume hinweg messen. Dies ist wichtig, weil psychiatrische Symptome nicht nur zu einem festen Zeitpunkt auftreten. Sie entwickeln sich schrittweise, schwanken und können sich auch wieder zurückbilden. Eine kontinuierliche Beobachtung hilft uns daher, Verläufe des Verhaltens und frühe Signale zu erkennen, die auf den Übergang von einem stabilen Zustand zu einem krankheitsähnlichen Zustand hinweisen können.
Unser Ziel ist es, frühe Anzeichen von Fehlanpassung und Resilienz zu identifizieren. Indem wir verstehen, wie Hirnnetzwerke auf sensorische und psychosoziale Herausforderungen reagieren, möchten wir zu einem besseren biologischen Verständnis von ADHS, Depression und verwandten Störungen beitragen. Langfristig kann dieses Wissen dabei helfen, Risikofaktoren, Krankheitsverläufe und neue Ansatzpunkte für Prävention oder Behandlung zu identifizieren.