Neue Projekte haben das Ziel, die Zukunft der Neurowissenschaft voranzutreiben.

Das OpenScope-Programm des Allen-Instituts bietet eine globale Plattform für Neurowissenschaften, die sich darauf konzentriert, wie das Gehirn alles von alltäglichen visuellen Eindrücken bis hin zu psychedelischen Erfahrungen verarbeitet. Diese Initiative fördert die internationale Zusammenarbeit und nutzt fortschrittliche observatorische Ressourcen, um in fundamentale neuronale Aktivitäten und Wahrnehmungen einzutauchen. Neuropixels-Sonden sind Teil des Allen Brain Observatory-Pipelines. Dank: Allen-Institut

Wie reagieren Neuronen auf die Wirkung von Magic Mushrooms? Was passiert im Gehirn während der Wahrnehmung von Bewegung oder der Erkennung von Muster in Holz? Wie überwacht unser Gehirn die allmählichen Veränderungen im Aussehen unserer Freunde im Laufe der Zeit?

Das Allen-Institut hat vier Projekte ins Leben gerufen, um diese Fragen durch OpenScope zu untersuchen, ein gemeinsames Neurowissenschaftsobservatorium. Genau wie Astronomen einige gut ausgerüstete Observatorien verwenden, um das Universum zu erforschen, ermöglicht das OpenScope-Programm Neurowissenschaftlern weltweit, Experimente am Allen Brain Observatory-Pipeline vorzuschlagen und durchzuführen. Alle Forschungsergebnisse stehen jedem frei zur Verfügung, der offene Fragen zur neuronalen Aktivität bei Gesundheit und Krankheit behandelt.

Jetzt in seinem 6. Jahr strebt OpenScope an, "ein neues Modell in der Neurowissenschaft zu erschaffen", sagte Jérôme Lecoq, Ph.D., stellvertretender Ermittler am Allen-Institut.

"Unsere Plattform verbessert die Datenerfassung und den globalen Austausch und ermöglicht es einzelnen Labors, sie für ihre einzigartigen wissenschaftlichen Bestrebungen zu nutzen", sagte Lecoq, der OpenScope zusammen mit Christof Koch leitet. "Wir bemühen uns, das Beste aus beiden Welten zu kombinieren: fokussierte Fragen, die von leidenschaftlichen Teams angegangen werden, und eine ausgeklügelte Plattform, die von erfahrenen Experimentatoren vorangetrieben wird. Dies ist unsere Vision für die Zukunft der Neurowissenschaften."

Eines der diesjährigen OpenScope-Projekte wird erforschen, wie Psilocybin, die psychoaktive Verbindung in "Magic Mushrooms", die Gehirnaktivität auf zellulärer Ebene verändert. Diese Verbindung, bekannt für die Auslösung intensiver psychedelischer Erfahrungen bei Menschen, wird verwendet, um die neuronalen Mechanismen zu untersuchen, die veränderte Kognition und Wahrnehmung zugrunde liegen.

Unter Verwendung fortschrittlicher Aufnahmetechniken an Mäusen werden Wissenschaftler beobachten, wie Neuronen unter dem Einfluss von Psilocybin anders kommunizieren. Sie werden auch untersuchen, wie diese Veränderungen die Fähigkeit des Gehirns beeinflussen können, sensorische Informationen zu verarbeiten und vorherzusagen, was entscheidend ist, um zu verstehen, wie Wahrnehmung konstruiert wird.

"Unser Interesse an diesen Verbindungen geht über ihre potenziellen klinischen Anwendungen hinaus", sagte Roberto de Filippo, Ph.D., Postdoc an der Humboldt-Universität zu Berlin. "Wir sind der Meinung, dass die Aufdeckung der biologischen Mechanismen, die ihren Effekten zugrunde liegen, grundlegende Einblicke in die Prozesse liefern kann, die die Wahrnehmung, Kognition und das Bewusstsein selbst steuern."

Dieses Projekt wird von de Filippo; Torben Ott, Ph.D., von der Humboldt-Universität zu Berlin; und Dietmar Schmitz, Ph.D., von der Charité - Universitätsmedizin Berlin geleitet.

Oft übersehen wir die allmählichen Veränderungen bei Personen, die wir regelmäßig sehen, und bemerken Unterschiede nur, wenn wir ein altes Foto betrachten oder nach langer Zeit Freunde wiedersehen. Obwohl diese Veränderungen fast unmerklich sind, aktualisieren unsere Gehirne ständig unsere Erinnerungen mit diesen Details.

Ein OpenScope-Projekt aus dem Jahr 2024 zielt darauf ab, die neurologischen Grundlagen dieser Aktualisierungen aufzudecken. Unter Verwendung der Allen Brain Observatory-Plattform werden Forscher die Gehirnaktivität bei Mäusen analysieren, um zu verstehen, wie das visuelle System des Gehirns auf Veränderungen im Laufe der Zeit reagiert. Traditionell dachten Neurowissenschaftler, dass das visuelle System nur eingehende sensorische Informationen verarbeitet. Doch neue Erkenntnisse legen nahe, dass dieses System auch visuelle Erinnerungen archiviert und sie verwendet, um vorherzusagen, was wir als Nächstes sehen werden.

"Wir möchten verstehen, wie solche Erinnerungen die Wahrnehmung von realen visuellen Eindrücken beeinflussen und welche Rolle verschiedene Hirnareale in diesem Prozess spielen", sagte Yaniv Ziv, Ph.D., Professor am Weizmann-Institut für Wissenschaften. "Indem wir dies verstehen, wollen wir herausfinden, ob diese Erinnerungen beeinflussen, wie flexibel oder starrhaft unsere visuelle Verarbeitung ist. Wenn wir beispielsweise etwas Ähnliches schon gesehen haben, macht es unser Gehirn dann eher flexibler oder weniger anpassungsfähig an neue visuelle Informationen?"

Dieses Projekt wird von Ziv; Daniel Deitch; Alon Rubin, Ph.D.; und Itay Talpir, alle am Weizmann-Institut für Wissenschaften, geleitet.

Wie erkennt das Gehirn Objekte, die sich um uns herum bewegen? Dieses OpenScope-Projekt aus dem Jahr 2024 zielt darauf ab, diesen fundamentalen Prozess zu entschlüsseln, indem die Bewegungswahrnehmung im visuellen Kortex von Mäusen untersucht wird. Obwohl frühere Studien Hirnregionen identifiziert haben, die auf verschiedene Arten von Bewegung reagieren, bleibt die zugrunde liegende neuronale Schaltung unverstanden. In diesem Projekt werden Mikroskopie-Techniken verwendet, um die Aktivität vieler Neuronen über mehrere Wochen und in verschiedenen Teilen des visuellen Kortex simultan zu beobachten.