Zusammenfassung Ultraschnelle Informationsübertragung und hohe ...

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Zusammenfassung Ultraschnelle Informationsübertragung und hohe ...

Zusammenfassung

Ultraschnelle Informationsübertragung und hohe zeitliche Präzision bis hinab in den Mikrosekunden‐

bereich sind diejenigen Markenzeichen des auditorischen Systems, die es von nahezu allen anderen

Sinnessystemen absetzen. Ziel dieses Schwerpunktprogramms ist es, die Mechanismen in den peri‐

pheren und zentralen auditorischen Systemen zu identifizieren und zu analysieren, die zeitlich

präzise Informationsverarbeitung ermöglichen. Sowohl normale als auch funktionsgestörte

Hörmechanismen werden angesprochen, wodurch Grundlagenforschung unmittelbar mit

krankheitsorientierter Forschung verknüpft wird.

Hörstörungen, also der vollständige oder teilweise Verlust des Hörvermögens, stellen die häufigste

Sinnesstörung bei Menschen dar; zurzeit sind ca. 14% der Bevölkerung davon betroffen. Während

Mittelohr‐basierter Hörverlust gut behandelt werden kann, gibt es noch keine ursächliche Behand‐

lungsmöglichkeit für sensorineurale Schwerhörigkeit, die die Cochlea und/oder den Hörnerv betrifft.

Die Qualität der prothetischen Versorgung der sensorineuralen Schwerhörigkeit durch Hörgeräte und

Cochlea‐ und Hirnstammimplantate ist unbefriedigend. Selbst wenn diese Hörprothesen unter

Optimalbedingungen Sprachverständnis ermöglichen, werden zeitliche Aspekte der auditorischen

Signale unzureichend übermittelt, wodurch es zu stark beeinträchtigter Spracherkennung, Problemen

bei der Signal‐Rausch‐Unterscheidung und großen Problemen bei der Schalllokalisation kommt.

Defizite bei der zeitlichen Verarbeitung können auch aufgrund struktureller und funktioneller

Verände‐rungen im zentralen auditorischen System entstehen, etwa in den zahlreichen Arealen im

Hirnstamm. Die genauen Ursachen dieser Schallverarbeitungsstörungen sind bislang unbekannt.

Ebenso sind die Mechanismen, deren Fehlfunktion zu zeitlichen Verarbeitungsstörungen führt, sei es

in der Cochlea, dem Hörnerv oder dem Gehirn, noch nicht identifiziert. Daher brauchen wir dringend

ein besseres Verständnis der (Patho‐)Physiologie der ultraschnellen und zeitlich präzisen

Informationsübertragung und ‐verarbeitung, um eine effektive Behandlung von Hörschäden

entwickeln zu können.

Im Mittelpunkt dieses Schwerpunktprogramms steht die Frage, wie zeitliche Präzision in der

auditorischen Informationsverarbeitung durch die zugrundeliegenden molekularen und zellulären

Substrate sowie die neuronalen Schaltkreise generiert wird. Wir wollen diese Substrate identifizieren

und dann ihre Funktion und Fehlfunktion im peripheren wie auch im zentralen auditorischen System

entschlüsseln. Unsere Untersuchungen werden auf verschiedenen Komplexitätsniveaus

durchgeführt: von Genprodukten über molekulare Maschinen bis hin zu den Ebenen der Zellen und

neuronalen Schaltkreise. In den letzten zehn Jahren wurden neue ausgeklügelte Werkzeugsätze

entwickelt, welche die Kombination von molekularbiologischen Ansätzen mit Systemphysiologie

ermöglichen, einschließlich Hirnstammaudiometrie und Verhaltensanalysen. Ein solches

interdisziplinäres und zukunftsträchtiges Unterfangen wäre vor ein paar Jahren noch nicht möglich

gewesen. Wir werden unsere Arbeiten auf das Innenohr, den Hörnerv und den auditorischen

Hirnstamm fokussieren, bis hinauf zum Mittelhirn. Die Forschung wird vornehmlich an Säugetieren

durchgeführt, einschließlich Menschen. Wann immer nötig, werden auch andere etablierte

Modellorganismen eingesetzt. Wegen der genetischen Möglichkeiten wird der Forschung an Mäusen

eine zentrale Rolle zukommen. Um Genfunktionen spezifisch zu bewerten, werden transgene Tiere

mit gezielten, region‐spezifischen Genveränderungen im auditorischen System generiert und


analysiert (Knockout‐ und Knockin‐Mäuse). Falls transgene Tiere nicht zur Verfügung stehen, werden

alternative Strategien zur Manipulation der Genexpression verfolgt.

Mittelfristiges Ziel ist es, ein umfassendes Wissen von den Mechanismen zu gewinnen, die ultra‐

schnelle Informationsverarbeitung mit hoher Präzision ermöglichen, mit dem Zweck, ein

fundamental verbessertes Verständnis über die Ursachen von Hörstörungen sowie Ansätze für

bessere therapeuti‐sche Maßnahmen zu erhalten. Um dieses Ziel zu erreichen, wird das

Schwerpunktprogramm renom‐mierte und junge Kollegen aus der Physiologie, Anatomie, Human‐

und Mausgenetik, Computational Neuroscience und Verhaltensbiologie vernetzen, die bislang nicht

an solch einer Initiative beteiligt waren. Das Schwerpunktprogramm wird ihre Kernkompetenzen

bündeln und enge, synergistische Interaktionen zwischen Experten aus unterschiedlichen Disziplinen

sicherstellen. Die Forscher werden ein breites Repertoires an hochmodernen und innovativen

Technologien einsetzen (zellspezifische Cre‐Linien, virale Genapplikation, Next Generation

Sequenzierung, hochauflösende Mikroskopie). Einige der neuen Spitzentechnologien sollen etabliert

und dem Konsortium verfügbar gemacht werden. Da das junge Feld „Kampf gegen Sinnesstörungen“

sich rasch entwickelt und die Häufigkeit von Hörstörungen drastisch zunimmt, ist es zeitgemäß, sich

in einem interdisziplinären nationalen For‐schungsprogramm zu vereinen. Solch ein

Schwerpunktprogramm ist auch von großer Bedeutung, um die wichtige internationale Rolle der

deutschen Wissenschaft auf diesem Gebiet zu stärken.

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