SFB 1286 „Quantitative Synaptologie“
Im SFB 1286 „Quantitative Synaptologie“ werden die Kontaktstellen zwischen den Nervenzellen, die sogenannten Synapsen, erforscht, die für die Weiterleitung von Informationen an das Gehirn essentiell sind. Ziel ist es, den Aufbau und die Funktion der Synapsen so detailliert zu charakterisieren, um diese als Computer-Simulation nachzubilden. Mit Hilfe dieser Simulation könnten verschiedene Situationen und Szenarien am Computer durchgespielt und die Reaktion der Synapsen auf diese Veränderungen analysiert werden. Die Erkenntnisse könnten dazu beitragen, die Entstehung von Erkrankungen des Nervensystems besser zu verstehen und neue Ansatzpunkte für Therapien zu finden.
In der ersten Förderperiode haben die Forscher*innen strukturelle und funktionale Daten für den Nachbau des Synapsen-Modells am Computer gesammelt. Dazu untersuchten sie die molekulare Zusammensetzung der Synapsen während Ruhe- und Aktivitätsphasen, die genauen Positionen synaptischer Strukturen und Proteine, die an der Informationsweiterleitung beteiligt sind, die Anzahl der Synapsen an den Enden der Nervenzellen, die ständigen Proteinveränderungen zur Aufrechterhaltung der Synapsenfunktion sowie die Zusammenarbeit der einzelnen Strukturen zur Signalweiterleitung. In der zweiten Förderperiode konnten diese Daten durch weitere experimentelle Arbeiten im Labor verfeinert werden. Gleichzeitig ergänzten neue Projekte im Bereich „Computational Neuroscience“ den Sonderforschungsbereich, um die synaptischen Funktionen und Molekülbewegungen durch weitere mathematische Analysen und Computersimulationen noch detaillierter und realistischer nachzubilden.
„In der dritten Förderperiode werden wir jetzt auf diesen Vorarbeiten aufbauen. Wir möchten unser Computermodell weiter optimieren und soweit fertigstellen, um damit offene Fragen zur synaptischen Funktion und zu fehlerhaften Abläufen in diesem Bereich zu klären“, sagt Prof. Rizzoli. „Wir haben in dem Modell unsere grundlagenwissenschaftlichen Ansätze mit Erkenntnissen aus Analysen von Krankheitsursachen, zum Beispiel die Veränderungen im Gehirn bei Erkrankungen wie Alzheimer oder Parkinson, kombiniert. Zudem fokussieren wir bei der Modellentwicklung auf die Alterung, das heißt wir berücksichtigen Unterschiede in der Funktionalität neu gebildeter sowie älterer Synapsen. Ein weiterer Schwerpunkt, der in die Modellentwicklung einfließt, ist die Beobachtung der dynamischen Prozesse in den Synapsen, wie beispielsweise die Bildung und der Abbau synaptischer Strukturen und Proteine, die für dessen Aktivität essentiell sind. Unser Modell wird dazu beitragen, die Funktion der Synapsen besser zu verstehen sowie Einblicke in die Abläufe unseres Nervensystems und deren Zusammenhänge zu geben“, so Prof. Rizzoli weiter.
Das Modell und die gesamte relevante Software werden nach Ablauf der letzten Förderperiode der gesamten Forschungsgemeinschaft zur Nutzung, Erweiterung und Anpassung zur Verfügung gestellt, um neurowissenschaftliche Aktivitäten zu erleichtern.
