Bernstein Zentrum für Computational Neuroscience Heidelberg-Mannheim

Das Bernstein Zentrum Heidelberg-Mannheim untersucht welche Auswirkungen genetische Variationen auf die neuronale Informationsverarbeitung haben, insbesondere mit Hinblick auf psychiatrische Erkrankungen wie Schizophrenie und Depression.

In jüngerer Zeit gab es erhebliche Fortschritte bei der Identifizierung von Risikogenen für eine Reihe psychiatrischer Erkrankungen. Ein mechanistisches Verständnis der Zusammenhänge zwischen gendeterminierten neuronalen Eigenschaften, den sich daraus ergebenden Netzwerkdynamiken, und deren Einfluss wiederum auf Verhalten und Kognition fehlt uns jedoch weitestgehend, wäre aber von enormer klinischer Relevanz.

Computermodelle neuronaler Systeme sind ein ideales Werkzeug, um kausale Verbindungen dieser Art zu untersuchen. Ultimatives Ziel des Bernstein Zentrums Heidelberg-Mannheim ist daher die Herleitung eines theoretischen Rahmenwerkes, das explanatorische Verbindungen schafft von den Genen bis hin zu normaler und gestörter Kognition bei Schizophrenie, Depression und altersbedingten degenerativen Erscheinungen.

Dazu sollen biologisch detaillierte Modelle relevanter Hirnstrukturen sowie deren Kopplung an intrazelluläre Prozesse einerseits und an makroskopische Hirndynamiken (fMRT, EEG) andererseits entworfen werden. In engem Austausch mit experimentellen Studien auf verschiedenen Ebenen (Gene, intrazelluläre Prozesse, Netzwerkphysiologie, fMRT/ EEG-Messungen, Verhalten) sollen diese Modelle parametrisiert, validiert und Vorhersagen getestet werden. Eine Übersetzung in klinische Anwendungen über neuartige diagnostische Tools und eine computationale Plattform für eine ‚in-silico’-Neuropharmakologie werden ebenfalls angestrebt. In Heidelberg werden die eher zellulären und netzwerk-physiologischen Aspekte des Vorhabens bearbeitet, während am ZI Mannheim die eher  psychiatrischen, Human- und Anwendungsaspekte des Vorhabens bearbeitet werden.