Forschung

Wie verändert sich unser Gehirn, wenn wir lernen? Wodurch werden Lernstörungen verursacht und wie kann man sie behandeln? Diesen und vielen weiteren Fragen gehen Forschende des Forschungsschwerpunkts Plastische Hirnnetzwerke für Lernen und Entwicklung nach. Zentral dabei ist die Zusammenarbeit und Vernetzung von Forschungsgruppen aus verschiedenen Fachbereichen.

Sowohl während der kindlichen Entwicklung als auch im Erwachsenenalter lernen wir ständig Neues und müssen uns neuer Situationen anpassen. Folglich haben Lern- und Entwicklungsstörungen grosse Auswirkungen auf betroffene Personen, ihre Familien und die Gesellschaft. Trotz einiger Therapiemöglichkeiten können wir den Betroffenen noch nicht genug helfen. Denn in vielen Fällen wissen wir noch zu wenig über die Ursachen von Störungen und über die Hirnprozesse, die unserer Lernfähigkeit zu Grunde liegen. Bekannt ist jedoch, dass Entwicklung und Lernen bestimmte Anpassungen in der Struktur und Funktion von Hirnnetzwerken erfordern. Diese Anpassungen wollen wir sowohl unter normalen wie auch unter krankhaften Bedingungen erforschen und so die Informationsflüsse während des Lernens entschlüsseln.

Für ein umfassendes Verständnis untersuchen wir Hirnprozesse auf verschiedenen Ebenen. Auf der molekularen Ebene wollen wir Gene und Moleküle identifizieren, die die Bildung von Hirnnetzwerken und die Integration von sensorischen Informationen (siehe Textbox) beeinflussen. Auf der Ebene des Organismus wollen wir mittels Verhaltenstests und bildgebender Verfahren im Tiermodell und im Menschen Zusammenhänge zwischen der Anpassungsfähigkeit von Hirnnetzwerken und der Entwicklungs- und Lernfähigkeit finden.

Wir haben mehrere Forschungsprojekte gestartet, welche drei Hauptforschungspfade folgen:

PFAD 1: Von Molekülen zum Verhalten

Forschungsprojekte des Pfads «Von Molekülen zum Verhalten» konzentrieren sich darauf, wie Hirnnetzwerke entstehen und wie sich ihre Funktionen etablieren. Dabei wollen wir sowohl molekulare Mechanismen entdecken, die der Entwicklung gesunder neuronaler Netzwerke zugrunde liegen, wie auch untersuchen, wie Genmutationen die Bildung und Funktion der Netzwerke beeinflussen.

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PFAD 2: Vom Verhalten zu den Molekülen

Auf dem Pfad «Vom Verhalten zu den Molekülen» gehen wir den umgekehrten Weg und führen im Tiermodell Verhaltensexperimente durch, welche insbesondere multisensorisches Lernen voraussetzen. Mittels bildgebender Methoden können wir bestimmte Verhaltensmuster mit Anpassungen in den Hirnnetzwerken in Verbindung bringen. Weiter wollen wir untersuchen, ob im Tiermodell eine gestörte Anpassung der Hirnnetzwerke mit Lerndefiziten oder Entwicklungsverzögerungen korreliert. Schliesslich wollen wir involvierte Moleküle und Gengruppen identifizieren und genetische Faktoren ermitteln, die das Risiko für Lernstörungen erhöhen.

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PFAD 3: Vom Tier zum Menschen und zurück

Ein weiteres grosses Ziel ist, unsere Erkenntnisse auf den Menschen zu übertragen. Wir wollen gemeinsame Lernprozesse bei Tieren und Menschen identifizieren. Dafür entwickeln wir Verhaltensexperimente, die parallel bei Mäusen, gesunden Menschen und Patient*innen durchgeführt werden können. Dies soll helfen, die Mechanismen, welche den Lernprozessen und den Lerndefiziten bei Tieren und bei Menschen zugrunde liegen, zu erkennen. Die entdeckten Mechanismen können dann wiederum auf der molekularen Ebene bei Tieren untersucht werden.

Letztlich ist es unser Ziel anhand unserer Erkenntnisse spezifische Tests für Kinder mit Lernstörungen oder Entwicklungsverzögerungen zu entwickeln. Diese Tests sollten es ermöglichen, Diagnose und Behandlung von betroffenen Kindern und Jugendlichen zu verbessern.

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