Dr. Helene Schmidt, Leiterin des Schmidt Lab – Ernst Struengmann Institute for Neuroscience ESI Frankfurt

„Die Darstellung von Raum im Gehirn wird seit Jahrzehnten erforscht. Wir möchten die zugrunde liegenden Schaltkreise vollständig entschlüsseln.“

Dr. Helene Schmidt, Group Leader
helene.schmidt[at]esi-frankfurt.de
+49 69 96769 380

Forschungsschwerpunkte des Schmidt Labs am ESI

Die Forschung im Schmidt Lab hat zum Ziel, die Netzwerke zu entschlüsseln, die räumlichen Navigationsaufgaben zugrunde liegen. Ein besonderer Schwerpunkt liegt dabei auf dem Zusammenspiel von Neuronen im Hippocampus und im medialen entorhinalen Kortex von Säugetieren, und zwar auf Einzelzell- und Einzel-Synapsen-Ebene. Das Team erforscht diese unter Verwendung modernster 3D-Elektronenmikroskopie-Methoden für die großflächige hochauflösende Kartierung neuronaler Schaltkreise.

Neurowissenschaftler erforschen seit Jahrzehnten die Darstellung von Raum im Gehirn und haben dabei eine Vielzahl von Zelltypen entdeckt, die unterschiedliche Navigationsmerkmale repräsentieren. Die beiden bekanntesten dieser Zelltypen wurden im Hippocampus und im medialen entorhinalen Kortex identifiziert: Es zeigte sich, dass ortsmodulierte Hippocampusneuronen nur dann aktiv sind, wenn sich ein Tier durch einen bestimmten Ort im Raum bewegt („Ortszellen“). Im medialen entorhinalen Kortex wurden Zellen beschrieben, die mit einem periodischen Aktivitätsmuster reagieren, wenn sich ein Tier durch die Umgebung bewegt („Gitterzellen“). Gleichzeitig ließ sich nachweisen, dass die beiden kortikalen Regionen stark miteinander verbunden sind, sodass Interaktionen zwischen Orts- und Gitterzellen zu erwarten sind.

Trotz umfangreicher anatomischer und funktioneller Experimente sind die Schaltkreise zwischen Gitter- und Ortszellen, die Art und Weise, wie sie die Aktivität der jeweils anderen beeinflussen, sowie der Beitrag lokaler und weitreichender inhibitorischer Schaltkreise noch immer ungeklärt. Das Ziel des Schmidt Lab ist es, den gesamten entorhinal-hippocampalen Schaltkreis bei Säugetieren auf der Ebene der Synapsen, das heißt alle Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zwischen allen beteiligten Neuronen an ihren chemischen Synapsen, zu kartieren. Dazu verwenden die Forscher des Schmidt Lab modernste 3D-Elektronenmikroskopie-Methoden für die großflächige hochauflösende Kartierung neuronaler Schaltkreise.

Schmidt Lab Laborausstattung – Ernst Struengmann Institute for Neuroscience ESI Frankfurt

Glimmentladung eines Siliziumwafers bei der Vorbereitung eines EM-Experiments.

Schmidt Lab Mikroskopie – Ernst Struengmann Institute for Neuroscience ESI Frankfurt

Teamdiskussion am Whiteboard - Schneidegerät (Ultramikrotom), mit dem man Schnitte mit einer Dicke von nur 35 nm (mehr als tausendmal dünner als ein menschliches Haar) machen kann.