Unser Labor untersucht, wie das Gehirn Verhalten und Stoffwechsel steuert, wobei wir die Drosophila als Modellorganismus verwenden. Unser Schwerpunkt liegt auf den neuronalen Schaltkreisen, die das Fressverhalten steuern, sowie auf den internen Stoffwechsel- und externen sensorischen Faktoren, die diese Aktivität beeinflussen. Wir nutzen eine Kombination aus molekulargenetischen, verhaltenswissenschaftlichen, bildgebenden und elektrophysiologischen Methoden, um die neuronalen Schaltkreise des Fressverhaltens zu identifizieren und die molekularen Mechanismen aufzuklären, durch die diese Schaltkreise bei der Auswahl sinnvoller Bewegungsmuster und Stoffwechselwege wirken.

Wir arbeiten derzeit an zwei Hauptthemen:

1 Der Nahrungsaufnahme-Schaltkreis der Larve

Wir möchten eine umfassende Karte der neuronalen Verbindungen des Nahrungsaufnahmesystems der Larven erstellen. Dazu müssen die Neuronen identifiziert und miteinander verknüpft werden, die an der sensorischen Signalübertragung, der zentralen Verarbeitung höherer Ordnung sowie den motorischen und endokrinen Ausgängen beteiligt sind. Dies geschieht mithilfe groß angelegter Screenings, die die Manipulation und Überwachung gezielter Neuronengruppen mit Einzelzellauflösung ermöglichen. In Zusammenarbeit mit dem Janelia Research Campus, dem Howard Hughes Medical Institute und der Harvard Medical School arbeiten wir außerdem am „Larven-Konnektom“, bei dem serielle Elektronenmikroskop-Schnitte verwendet werden, um das gesamte zentrale Nervensystem der Larve zu rekonstruieren.

2 Stoffwechselsignale im Gehirn

Im Zusammenhang mit den neuronalen Schaltkreisen, die dem Fressverhalten zugrunde liegen, untersuchen wir auch die Signalmechanismen, die die Stoffwechselwege im Gehirn von Larven regulieren. Unser Fokus liegt auf Zellen, die für die Aminosäure- und Lipidhomöostase verantwortlich sind, darunter Gliazellen, die als Blut-Hirn-Schranke fungieren oder als Speicherorte für Nährstoffe und Stoffwechselprodukte dienen. Diese Prozesse sind entscheidend für die Steuerung der Nahrungsaufnahme und des Suchverhaltens, für neuroendokrine Wechselwirkungen mit der Peripherie sowie für angeborene Abwehrmechanismen.