Physik biologischer Systeme
Das Nervensystem ist das komplexeste Organ unseres Körpers und sicher eines der komplexesten Systeme, die die biologische Evolution hervorgebracht hat. Bereits die einfachsten Leistungen des Nervensystems erfordern das Zusammenspiel von Millionen von Nervenzellen, die in weitverzweigten Netzwerken miteinander verknüpft sind. Die Leistungsfähigkeit neuronaler Informationsverarbeitung im Gehirn hängt dabei zum einen von den feinsten Details der molekularen Organisation seiner Nervenzellen ab, darüber hinaus aber auch von der hirnweiten Architektur seiner Netzwerke und den dynamischen Informationsflüssen durch diese, die von Moment zu Moment umgelenkt werden können. Wie in großen gesellschaftlichen Organisationen gilt auch im Nervensystem das Prinzip „Teamwork ist das A und O“. Unser Ziel ist es zu klären, wie die verschiedenen Organisationsniveaus neurobiologischer Netzwerke von der subzellulären, molekularen Architektur der Nervenzellen bis zur Verschaltung in Netzwerken von Hirnarealen zusammenspielen und aufeinander abgestimmt sind, um eine optimale Leistungsfähigkeit zu erreichen. Um die Prinzipien und Mechanismen zu entschlüsseln, wie die Großhirnrinde funktioniert, setzen wir auf
- mathematische Theorien
- wahrscheinlichkeitstheoretische Modelle
- Computersimulationen
- grundlegende Werkzeuge der theoretischen Physik
Gemeinsam mit experimentellen Gruppen entwickeln wir Strategien, um theoretische Modellvorstellungen zu prüfen und systematisch weiterzuentwickeln.
