Zuerst werden wir die molekulare Zusammensetzung von Synapsen während Ruhe- und Aktivitätsphasen bestimmen. Wir werden die genauen Positionen von synaptischen Organellen und Proteinen sowie deren Anzahl, posttranslationale Modifikationen und Interaktionen bestimmen. Dabei werden wir uns auf zwei klassische Modelle konzentrieren, Synaptosomenpräparationen und Kulturen von hippocampalen Neuronen. Ersteres ist ideal für biochemische Studien, zweites für bildgebende Verfahren. Zusammen mit einer Analyse der synaptischen Lipide und RNA werden uns diese Parameter dabei behilflich sein, ein strukturelles Modell von einer Synapse vor, während und nach neuronaler Aktivität zu erstellen. Wir werden dieses Modell mit diversen wichtigen funktionalen Parametern ergänzen, angefangen bei der Proteinmobilität bis hin zur Bestimmung der Grundlagen der Bildung von aktiven Zonen. Diese strukturellen und funktionalen Parameter werden wir mit Hilfe von Modellierungsstudien zusammenführen mit dem Ziel, synaptische Funktionen und Plastizität zu erklären und vorauszusagen. Parallel dazu werden wir anfangen, bestimmte synaptische Krankheitsmodelle hinsichtlich quantitativer Veränderungen zu analysieren. Dabei werden wir die Hypothese testen, dass einige spezifische synaptische Krankheiten durch Unterschiede in der Anzahl, Aktivität und/oder Organisation von bestimmten synaptischen Elementen hervorgerufen werden.