Im Fokus: das sich frei verhaltende Gehirn

Aufgabe des Gehirns ist die Koordination und die Steuerung tierischen Verhaltens. Die Verknüpfung zwischen Gehirn und Verhalten bezeichnet man als „Neuroethologie“. Für diese Disziplin ist eine Kombination verschiedener Forschungsstudien auf unterschiedlichen Detailebenen erforderlich – von der dichten anatomischen Rekonstruktion neuronaler Schaltkreise bis hin zur quantitativen Verhaltensanalyse sich frei bewegender Tiere. Das wesentliche Ziel der Neuroethologie besteht darin, zu verstehen, wie die kollektive Aktivität der gewaltigen Anzahl miteinander vernetzter Neuronen im Gehirn die enorme Bandbreite tierischen Verhaltens hervorruft.

Eine der größten aktuellen Herausforderungen der Neurowissenschaften ist es, die Forschungsergebnisse der unterschiedlichen Ebenen zu integrieren, sodass das Verhalten eines Tieres anhand der Aktivität der neuronalen Schaltkreise verstanden werden kann; denn letztlich ist es von Bedeutung, wie ein Tier die Berechnungen im Gehirn nutzt und nicht, wie einzelne Berechnungen unabhängig voneinander stattfinden.

Die besondere Schwierigkeit hierbei besteht darin, dass die Verknüpfung zwischen Hirnfunktion und Verhalten nur am sich verhaltenden Tier untersucht werden kann und Untersuchungen am aktiven Gehirn erhebliche technische Herausforderungen bedeuten. Wenn es gelingt, sowohl die experimentellen als auch die rechnerischen technischen Hürden zu überwinden, ermöglicht uns dieser Ansatz, einige der größten bislang unbeantworteten Fragen der Neurowissenschaften zu beantworten, zum Beispiel, wie das Gehirn ein dynamisches Modell seiner Umwelt entwirft, wie es Entscheidungen trifft und wie es komplexes Sozialverhalten ermöglicht.

Grundlagenforschung entlang einer großen Bandbreite

caesar ist ein Forschungsinstitut, das sich der neuroethologischen Untersuchung von Tieren widmet. Die Forschungsgruppen und Abteilungen stellen eine einzigartige Kombination experimenteller und computerbasierter Herangehensweisen dar, die sich mit der Frage beschäftigen, wie das Gehirn das Verhalten steuert. Unsere Forschung umfasst eine große Bandbreite verschiedener Größenordnungen, von der Abbildung des Gehirns auf einer Nanoskala, über die großräumige, funktionelle Abbildung tausender Nervenzellen im Gehirn, bis hin zur Quantifizierung natürlichen tierischen Verhaltens.

Dabei steht unsere wissenschaftliche Kompetenz hinter der Entwicklung neuer Technologien, sowohl in der experimentellen Instrumentierung als auch bei computergestützten Modellierungen und Methoden der Datenanalyse. Zusätzlich zur technologischen Breite der Forschungsgruppen und Abteilungen bei caesar sind unsere neuroethologischen Fragestellungen vergleichender Natur und beziehen sich auf eine Vielzahl verschiedenartiger Gattungen, wodurch wir ein großes Verhaltensrepertoire im gesamten Tierreich untersuchen können.