Das Leibniz-Institut für Neurobiologie (LIN) Magdeburg ist ein renommiertes Grundlagenforschungsinstitut, das sich intensiv mit Lern- und Gedächtnisprozessen auseinandersetzt. Es eint die Faszination für das Gehirn. Hier arbeiten Neurobiologen, Mediziner, Psychologen, Biochemiker und Physiker in interdisziplinären Gruppen zusammen, um die komplexen Hirnmechanismen von Lern- und Gedächtnisvorgängen auf allen Organisationsebenen des Gehirns zu entschlüsseln. Dies reicht von molekularen und zellulären Prozessen über neuronale Netzwerke bis hin zur Analyse komplexer Verhaltensmuster bei Mensch und Tier.
Magdeburg als international bedeutender Neurostandort
Die Universität Magdeburg und das Leibniz-Institut für Neurobiologie stehen gemeinsam für neurowissenschaftliche Spitzenforschung. Durch diese Kooperation hat sich die Stadt Magdeburg als international bedeutender Neurostandort etabliert, der Forscher von Weltruf anzieht.
Center for Behavioral Brain Sciences (CBBS)
Ein zentraler Knotenpunkt für Vernetzung und Synergieeffekte ist das Center for Behavioral Brain Sciences (CBBS), ein hochmodernes Forschungszentrum. Hier laufen die Fäden der interdisziplinären Arbeit der experimentellen und klinischen Neurowissenschaften sowie angrenzender Gebiete zusammen. Das CBBS widmet sich der Ausbildung des wissenschaftlichen Nachwuchses, der Erschließung von Drittmittelquellen und dem Forschungstransfer. Neben mehreren Fakultäten der Universität und dem Leibniz-Institut (LIN) sind auch An-Institute und das Deutsche Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) in diese Struktur eingebunden.
Forschungsschwerpunkte in Magdeburg
Die Magdeburger Neurowissenschaften konzentrieren sich darauf, die grundlegenden Hirnmechanismen von normalem und gestörtem Verhalten zu erforschen und zu verstehen.
Prof. Dr. Janelle Pakan: Schaltkreise des Gehirns im Fokus
Ein Beispiel für die exzellente Forschung in Magdeburg ist die Arbeit von Prof. Dr. Janelle Pakan. Sie erforscht die sensorischen und motorischen Systeme im Gehirn und untersucht, was passiert, wenn diese nicht richtig funktionieren, insbesondere im Zusammenhang mit neurodegenerativen Erkrankungen. An der Medizinischen Fakultät der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg hat die Neurowissenschaftlerin die Professur für Circuit Neuroscience angetreten.
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Berufung nach dem "Jülicher Modell"
Die Berufung von Prof. Pakan erfolgte nach dem sogenannten „Jülicher Modell“, einer gemeinsamen Berufung von Universität Magdeburg und Leibniz-Institut für Neurobiologie. Diese Art der Berufung ist vor allem für Personen interessant, die sich intensiv der Forschung widmen möchten. Laut §37 des Hochschulgesetzes des Landes Sachsen-Anhalt können Hochschulen und außeruniversitäre Forschungseinrichtungen gemeinsame Berufungsverfahren zur Förderung der Zusammenarbeit in Forschung und Lehre vereinbaren. Im „Jülicher Modell“ (auch Beurlaubungsmodell genannt) wird der Rufinhaber gleichzeitig an die Hochschule berufen und beurlaubt, um sofort eine Leitungsaufgabe an der außeruniversitären Einrichtung zu übernehmen.
Forschungsschwerpunkte von Prof. Pakan
Der Fokus von Prof. Pakan liegt auf der Erforschung der komplexen neuronalen Schaltkreise, die unsere Denkprozesse steuern. „Es geht darum zu verstehen, wie unser Gehirn sensorische und motorische Reize während des Lernens integriert und welche Störungen bei neurodegenerativen Erkrankungen wie Parkinson auftreten.“ Die gebürtige Kanadierin bringt über 18 Jahre Erfahrung aus den Bereichen Neuroanatomie, Systemneurologie und translationaler Wissenschaft mit. Dazu machte sie an verschiedenen renommierten Universitäten in Kanada, Irland und dem Vereinigten Königreich Station. Derzeit leitet sie die Forschungsgruppe „Neuronale Schaltkreise und Netzwerkdynamik“ am Leibniz-Institut für Neurobiologie.
Innovative Forschungstechniken
Für ihre Forschung kommen innovative Techniken zum Einsatz, darunter die Zwei-Photonen-Mikroskopie, neuroanatomische und bildgebende Verfahren sowie translationale Krankheitsmodelle. Mit ihrer Forschung möchte die Neurobiologin das neurowissenschaftliche Netzwerk in Magdeburg weiter stärken. „Ich freue mich darauf, einen Beitrag zu leisten, der nicht nur wissenschaftlich bedeutend ist, sondern auch praktische Anwendungen für die Menschen hat“, so Prof. Pakan.
Werdegang von Prof. Janelle Pakan
Prof. Janelle Pakan, geboren 1981 in Kanada, studierte Psychologie und Biologie an der University of Alberta, wo sie 2009 im Bereich Neurowissenschaften promovierte. Als NSERC Fellow am Brain Research Centre der University of British Columbia in Kanada setzte sie ihre Forschung fort, gefolgt von einer Zeit als NSERC/IRCSET Fellow am BioSciences Institute des University College Cork in Irland von 2010 bis 2013. Von 2014 bis 2017 war sie Marie Skłodowska-Curie Intra-European Fellow am Centre for Integrative Physiology der University of Edinburgh in Großbritannien. Seit 2017 leitete sie eine Forschungsgruppe am Institut für Kognitive Neurologie und Demenzforschung der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg (IKND), ist Mitglied und Direktorin des Centre for Behavioral Brain Sciences (CBBS) der Universität Magdeburg und gleichzeitig am Deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) in Magdeburg tätig.
Erforschung der räumlichen Tiefenwahrnehmung
Ein weiteres Beispiel für die herausragende Forschung am LIN und der Universität Magdeburg ist die Arbeit eines internationalen Forschungsteams unter Leitung von Prof. Andrew Parker von der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg. Dem Team ist es gelungen, ohne Eingriff in das menschliche Gehirn nachzuweisen, wie es räumliche Tiefe und Entfernungen wahrnimmt und verarbeitet.
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Bedeutung für die Diagnose und Behandlung von Sehstörungen
Die Studienergebnisse liefern wichtige Hinweise für die Diagnose und mögliche Behandlung zentraler Sehstörungen, die nicht im Auge selbst, sondern im Gehirn entstehen. „Wir können nun sehr genau verfolgen, wie das Gehirn räumliche Informationen verarbeitet“, so Prof. Andrew Parker. „Damit verstehen wir besser, wie Störungen der Tiefenwahrnehmung entstehen und wie man sie künftig diagnostizieren oder behandeln könnte.“ Zudem erkläre die Arbeit ein grundlegendes Prinzip der visuellen Orientierung, das für Medizin, Robotik, Virtual-Reality-Systeme und andere technologische Anwendungen von Bedeutung sei.
Die Verarbeitung räumlicher Tiefe im Gehirn
Wer mit beiden Augen sieht, kann Entfernungen und Tiefenunterschiede erkennen, etwa, wenn ein Ball auf einen zufliegt. Die Wahrnehmung der räumlichen Tiefe entsteht aus dem Vergleich der leicht unterschiedlichen Bilder beider Augen. Das Gehirn berechnet diese räumliche Tiefe, indem es die leicht unterschiedlichen Bilder beider Augen miteinander vergleicht. Bisher war dabei bekannt, dass einzelne Nervenzellen bestimmte Reize wie Form, Bewegung oder Tiefe verarbeiten. Unklar blieb jedoch, wie diese Informationen beim Menschen zusammengeführt und organisiert werden.
Nervenzellgruppen für spezifische Merkmale
Das Team um Prof. Parker konnte nun zeigen, dass das Gehirn dafür einzelne Nervenzellgruppen nutzt, die jeweils auf bestimmte Merkmale reagieren, etwa auf Form, Bewegung oder eben Tiefe. Für die Studie betrachteten Versuchspersonen speziell entwickelte 3D-Muster, während ein besonders empfindliches MRT-Gerät ihre Hirnaktivität erfasste. Dabei lagen die Versuchspersonen in einem zylindrischen Kanal, der ein starkes Magnetfeld erzeugt. Sie betrachteten die 3D-Bilder mit einem speziell entwickelten Viewer, der dem linken und rechten Auge unabhängig voneinander visuelle Muster präsentiert. Aus diesen Daten rekonstruierte das Forschungsteam, wie das Gehirn verschiedene Tiefenstufen verarbeitet.
Veröffentlichung in PNAS
Die Studie erschien unter dem Titel "Receptive fields from single-neuron recording and MRI reveal similar information coding for binocular depth" in den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), einer der international führenden Fachzeitschriften für naturwissenschaftliche Forschung. PNAS veröffentlicht begutachtete Beiträge aus Biologie, Medizin, Physik und verwandten Disziplinen und zählt zu den weltweit meistzitierten wissenschaftlichen Journalen.
Das Leibniz-Institut für Neurobiologie (LIN) Magdeburg: Ein Überblick
Das Leibniz-Institut für Neurobiologie (LIN) Magdeburg widmet sich der Grundlagenforschung im Bereich Lern- und Gedächtnisprozesse. Neurobiologen, Mediziner, Psychologen, Biochemiker und Physiker arbeiten hier interdisziplinär zusammen, um die Hirnmechanismen von Lern- und Gedächtnisvorgängen auf allen Ebenen zu entschlüsseln.
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Anschrift: Brenneckestr.
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