Cuntz Lab

Nach welchen Regeln vernetzen sich die Neurone des Gehirns miteinander?

Forschungsschwerpunkt

Wie sind Neurone miteinander verbunden? Welchen Regeln folgt die Vernetzung im Gehirn, was also ist der „Verbindungs Code“? Und welche Schlüsse ergeben sich daraus über die Art und Weise in der das Gehirn Informationen verarbeitet?
Eine Genkarte enthält die Regeln zum Bau eines Lebewesens. Eine neuronale Karte aller Verbindungen zwischen Nervenzellen enthielte dementsprechend die Konstruktionsprinzipien des Gehirns. Aus diesen Prinzipen ließen sich wiederum Rückschlüsse auf die Funktion des Gehirns ziehen. Lange war solch eine vollständige Karte der Verbindungen des Gehirns undenkbar. Erst seit kurzem sind Methoden verfügbar, die es möglich machen, neuronale Schaltkreise bis ins Kleinste zu zerlegen und damit das sogenannte „Konnektom“ zu erstellen. Anders als beim Genom, dessen zugrundeliegender Code seit der Entschlüsselung der Struktur der DNA bekannt ist, ist der Code des Konnektoms nach wie vor ein Rätsel. Vor über hundert Jahren schlug der Pionier der Neuromorphologie Ramón i Cajal vor, die Baupläne des Gehirns anhand der Strukturen einzelner Zellen zu interpretieren. Wir treten an, um die von Cajal gestellte Challenge mit rechnergestützten Methoden und mathematischen Gesetzen zu lösen. Wir wollen so die Zusammenhänge zwischen Struktur und Funktion ergründen. Morphologie ist der Schlüssel zum Verständnis von beidem, denn sie muss die Anforderungen von beiden erfüllen.

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Ausgewählte Publikationien

Beining, M., Mongiat, L.A., Schwarzacher, S.W., Cuntz, H.*, Jedlicka, P.* (2017) T2N as a new tool for robust electrophysiological modeling demonstrated for mature and adult-born dentate granule cells. eLife e26517. DOI

Weigand, M., Sartori, F., Cuntz, H. (2017) Universal transition from unstructured to structured neural maps. PNAS 114(20):E4057-E4064. DOI

Cuntz, H., Mathy, A., Haeusser, M. (2012) A scaling law derived from optimal dendritic wiring. PNAS 109(27): 11014-11018. DOI

Cuntz, H., Forstner, F., Borst, A., Häusser, M. (2010) One rule to grow them all: A general theory of neuronal branching and its practical application. PLoS Computational Biology 6(8): e1000877. DOI

Watt, A. J., Cuntz, H., Mori, M., Nusser, Z., Sjöström, P. J., Häusser, M. (2009)Traveling waves in developing cerebellar cortex mediated by asymmetrical Purkinje cell connectivity. Nature Neuroscience 12, 463-473. DOI

Cuntz, H., Haag, J., Forstner, F., Segev, I., Borst, A. (2007) Robust coding of flow-field parameters by axo-axonal gap junctions between fly visual interneurons. PNAS 104(24), 10229-10233. DOI

Cuntz, H., Haag, J., Borst, A. (2003) Neural image processing by dendritic networks. PNAS 100(19), 11082-11085. DOI

*equal contribution.