Systems Neuroscience & Neuroengineering
Das gemeinsame Labor von Drew Robson und Jennifer Li hat zwei Forschungsschwerpunkte - Systems Neuroscience und Neuroengineering. Sie entwickeln neue bildgebende Verfahren, um die neuronale Aktivität freischwimmender Zebrafische im Larvenstadium abzubilden. Ziel ist es, ein besseres Verständnis für die natürlichen Mechanismen zu gewinnen, welche im Gehirn für die Motivation und die Aufmerksamkeit verantwortlich sind. Die Forschungsgruppe untersucht die zustandsabhängige Regulierung von Entscheidungsprozessen im Gehirn während natürlicher Verhaltensweisen wie Navigation, Futtersuche und operantem Lernen. Das Zusammenspiel neuromodulatorischer Systeme und globaler Gehirnzustände ist von besonderem Interesse.
Neuroengineering
Der Zebrafisch bietet sich als Modellorganismus an, da er im Larvenstadium ein sehr einfaches Nervensystem besitzt und fast transparent ist. Dadurch ist er ideal, um ein bildgebendes Verfahren, das so genannte Calcium-Imaging, auf zellulärer Ebene im gesamten Gehirn zu untersuchen. Calcium-Imaging nutzt die Vorteile des Kalziumflusses innerhalb der Zellen, um die Signaltransduktion von Kalzium in lebenden Nervenzellen direkt sichtbar zu machen. Sie spielen eine wesentliche Rolle bei der Funktion von Neuronen. Traditionelle bildgebende Verfahren erforderten es, dass das Tier unter dem Mikroskop fixiert wird. Das schränkt das Verhalten der Fische jedoch stark ein. Um diese Einschränkung zu überwinden, hat das Labor von Jennifer Li und Drew Robson eine neue Generation von Mikroskopie-Systemen entwickelt, welche eine hervorragende Abbildungsleistung bei zugleich freischwimmenden larvalen Zebrafischen ermöglichen. Mit diesen neuartigen Mikroskopen erhoffen sie sich, das natürliche Verhalten der Fische, zum Beispiel räumliche Navigation, Sozialverhalten, Fütterung und Belohnung, zu verbessern.
Systems Neuroscience
Um neuronale Netzwerke zu entschlüsseln, ist das Calcium-Imaging des gesamten Gehirns bei sich frei bewegenden Zebrafischlarven eine ideale Methode. Sie ermöglicht Abbildungen neuronaler Aktivitäten im Gehirn bei zellulärer Auflösung, während spontane Veränderungen im Verhalten des Tieres stattfinden. Mit Hilfe der eigens entwickelnden Tracking Mikroskope könen oszillierende Netzwerke im Gehirn der Zebrafische analysiert werden.