18. März 2026
INTERACTION: Neues Förderprogramm am FIAS
Lokale Netzwerke im Gehirn steuern Wahrnehmung
Wie verarbeitet das Gehirn Sinnesreize – und welche Rolle spielen dabei die Verbindungen zwischen benachbarten Nervenzellen? Das neue Forschungsprojekt INTERACTION widmet sich dieser zentralen Frage der Neurowissenschaften. Ziel ist es zu verstehen, wie lokale Netzwerke im Gehirn eingehende Signale in strukturierte Aktivitätsmuster umwandeln und damit die Grundlage für Wahrnehmung schaffen.
Im Gehirn werden Sinneseindrücke nicht einfach weitergeleitet. Vielmehr entstehen aus dem Zusammenspiel von eintreffenden Signalen und den seitlichen Verbindungen zwischen Nervenzellen komplexe Aktivitätsmuster. Diese Interaktionen gelten in theoretischen Modellen seit Langem als entscheidend für die Informationsverarbeitung in der Großhirnrinde. Dennoch ist ihre genaue Struktur bislang kaum untersucht worden.
Das Projekt INTERACTION verbindet moderne experimentelle Methoden mit theoretischer Modellierung, um diese Prozesse erstmals systematisch zu analysieren. Experimentelle Partner in den USA messen mithilfe von Optogenetik – einer Methode, bei der Nervenzellen gezielt mit Licht aktiviert werden – die Aktivität und Wechselwirkungen von Nervenzellen in der sich entwickelnden Sehrinde. Parallel dazu entwickelt die Gruppe von FIAS-Senior-Fellow Matthias Kaschube am FIAS Computermodelle der Netzwerke im Großhirn, die diese Daten quantitativ beschreiben und erklären sollen. Durch den Vergleich von Modellvorhersagen mit experimentellen Messungen können sie die zugrunde liegenden Netzwerkstrukturen rekonstruieren.
Ein besonderer Fokus liegt auf der frühen Entwicklung des Gehirns. In dieser Phase entstehen großräumige Aktivitätsmuster, obwohl viele weitreichende Verbindungen noch fehlen. Frühere Arbeiten der beteiligten Teams zeigen, dass solche Muster durch Selbstorganisation neuronaler Aktivität entstehen können – insbesondere durch ein Zusammenspiel von lokaler Erregung und lateraler Hemmung. INTERACTION wird nun untersuchen, wie diese Mechanismen konkret die Verarbeitung von Sinneseingängen beeinflussen.
Darüber hinaus soll das Projekt klären, ob ähnliche Organisationsprinzipien auch in anderen Hirnarealen auftreten. Dadurch könnten grundlegende Prinzipien der Informationsverarbeitung im Gehirn identifiziert werden.
Das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) fördert INTERACTION als Teil der Initiative „Bilaterale Zusammenarbeit in Computational Neuroscience: Deutschland – USA“ über drei Jahre. INTERACTION verbindet theoretische Forschung am FIAS mit experimenteller Arbeit an der University of Minnesota und der University of Colorado Anschutz. Die enge Zusammenarbeit zwischen Modellierung und Experiment soll neue Einblicke in die Funktionsweise kortikaler Netzwerke ermöglichen – ein Wissen, das langfristig auch für die Entwicklung neuartiger neurotechnologischer Anwendungen und Therapien von Bedeutung sein könnte.
