Unsere Mission

Unsere Forschung zielt darauf ab, das Verständnis dafür zu fördern, wie sich Nerven- und Gefäßsysteme entwickeln, kommunizieren und zusammenarbeiten, um eine ordnungsgemäße Gehirnfunktion sicherzustellen.

Unsere Interessen

Während das Gehirn 2% der Körpermasse ausmacht, verbraucht es im Ruhezustand 20% der Körperenergie. Dieser Energieverbrauch hängt von Sauerstoff und Nährstoffen ab, die aus dem Blutkreislauf zugeführt werden. Somit gibt es drei einzigartige Merkmale der Blutversorgung des Gehirns, um die normale Funktion neuronaler Schaltkreise sicherzustellen. Erstens ist das Gehirn dicht vaskularisiert, um seinen hohen Stoffwechselbedarf zu decken. Alle Neuronen im Gehirn liegen innerhalb von 50 Mikrometern der nächsten Kapillare. Zweitens besteht eine funktionelle Kopplung zwischen neuronaler Aktivität und Blutfluss, da sich während des normalen Verhaltens der regionale Stoffwechselbedarf des Gehirns von Moment zu Moment ändert: Diese Regionen müssen schnell „online“ gebracht werden. Drittens umfassen Blutgefäße im Gehirn die Blut-Hirn-Schranke, die eine streng kontrollierte Umgebung frei von Toxinen und Krankheitserregern und mit geeigneten chemischen Zusammensetzungen für die synaptische Übertragung bietet. Dies gewährleistet eine normale Gehirnfunktion.

Experimentelle Ansätze

Die Untersuchung neurovaskulärer Wechselwirkungen schlägt eine Brücke zwischen den Bereichen Neurowissenschaften und Gefäßbiologie. Sowohl die anatomischen als auch die funktionellen Aspekte neurovaskulärer Wechselwirkungen lassen sich am besten unter In-vivo-Bedingungen wie Netzhaut, Basalgangliensystem und Kortex beobachten. Daher sind die wichtigsten Ansätze, die wir im Labor verwenden, Mausgenetik und in jüngerer Zeit auch Zebrafische. Diese Methoden ermöglichen es uns, beide Systeme gleichzeitig endogen zu beobachten. Genauer gesagt erlauben sie uns, genetische Manipulationen zu verwenden, um ein System zu stören und die daraus resultierenden Konsequenzen im anderen zu beobachten. Um die molekularen Signale zu identifizieren und zu charakterisieren, die neurovaskulären Interaktionen zugrunde liegen, haben wir auch eine Vielzahl von In-vitro-Assays, Screening-Strategien und Rechenmodellen entwickelt. Die Erkenntnisse aus diesen In-vitro-Techniken übertragen wir dann zur Validierung zurück in das in-vitro-System. Schließlich, um die Mechanismen zu etablieren, die in vivo unter normalen physiologischen Bedingungen funktionieren, haben wir kürzlich ein maßgeschneidertes Zwei-Photonen-Mikroskop gebaut, um die neurovaskuläre Kopplung und die Permeabilitätsdynamik der Blut-Hirn-Schranke durch Bildgebung durch Schädelfenster in wachen Mäusen zu überwachen. Unser Ziel ist es, die neurovaskulären Wechselwirkungen von der molekularen bis zur systemischen Ebene zu verstehen.