Überblick Forschung
Laufende Projekte
Um in einer sich stetig wandelnden Welt überleben zu können, müssen Tiere in der Lage sein ihr Verhalten flexibel an unterschiedliche Situationen anzupassen. Dafür haben sich Nervensysteme entwickelt, die sensorische Stimuli integrieren und adäquate Verhaltensantworten generieren. Die adäquate Reaktion auf einen bestimmten Stimulus ist jedoch stark kontextabhängig. So beeinflusst z.B. Lokomotion Neurone im visuellen System, und hungrige Tiere reagieren anders auf Nahrung oder deren Geruch als gesättigte. Sensomotorische Informationsverarbeitung ist also hochgradig flexibel. Obwohl diese Flexibilität eine Grundeigenschaft des Nervensystems darstellt, sind die ihr zu Grunde liegenden Mechanismen nicht vollständig verstanden. Das Emmy Noether Projekt ‚Neuronale Mechanismen der kontextabhängigen, flexiblen Verhaltenssteuerung‘ hat deshalb zum Ziel, fundamentale Mechanismen der motorischen Kontrolle mit besonderem Hinblick auf sensomotorische Flexibilität zu erforschen. Um dies zu erreichen, kombinieren wir neurogenetische Methoden mit der detaillierten Rekonstruktion neuronaler Schaltkreise und in-vivo patch-clamp Ableitungen in Drosophila.
Homepage Emmy-Noether-Programm
The Ache Lab is part of a NeuroNex Network with the goal of addressing the foundational question: How do biological nervous systems control and execute interactions with the environment?
Our network, which includes scientists and engineers from ten institutions across the United States, the United Kingdom and Germany, is focusing on Communication, Coordination, and Control in Neuromechanical Systems (C3NS) to develop comprehensive models of sensorimotor control with relationships to the environment, both within individual species, and across the phyla Arthropoda, Mollusca and Chordata.
Together, we seek to create a conceptual modeling framework that can predict control for organisms of different size and speed scales. Through our inter-phylum experimental study of sensorimotor control, we seek to identify convergent or conserved principles to refine and inform this framework. Such a framework will have a tremendous effect on the ability to interpret, and extend the impact of, experimental results across biology and robotics, with future applications to prosthetics.
The Ache Lab will closely collaborate with the Büschges, Ito and Blanke Labs at the University of Cologne and Nick Szczecinski’s Lab at the University of West Virginia to contribute a model of Drosophila motor control to the project. C3NS is led by Roger Quinn at Case Western Reserve University.
C3NS Homepage: https://case.edu/neuronex/
Beendete Forschungsgroßprojekte
Die rechtzeitige Anpassung an den kommenden Winter ist für alle Tiere lebenswichtig - fangen sie zu spät an, Fettreserven einzulagern und die Fortpflanzung einzustellen, werden sie und ihre Nachkommen den Winter kaum überleben. Die fallenden Temperaturen im Herbst sind nur bedingt dazu geeignet, den Winter vorauszuahnen, da auch im Sommer kalte Tage auftreten und der Herbst in manchen Jahren recht warm ausfällt. ...mehr
Gefördert an der Julius-Maximilians-Universität Würzburg von 2013 bis 2017
Das richtige Timing ist für alle Lebewesen essentiell. Zum richtigen Zeitpunkt am richtigen Ort zu sein entscheidet nicht nur maßgeblich über den Erfolg, Nahrung oder einen Partner zu finden, sich erfolgreich zu paaren und die Nachkommen aufzuziehen, sondern ermöglicht auch die optimale Synchronisation mit Interaktionspartnern und erhöht die Wahrscheinlichkeit, Feinden oder schädlichen Umwelteinflüssen zu entkommen. Deshalb ist das optimale Timing von Entwicklung, Reifung, Populationsaufkommen und Verhalten von herausragender Bedeutung für den Reproduktionserfolg und das Überleben von Tieren. Innere Uhren befähigen Tiere dazu, Tages- und Jahresrhythmen ihrer Umwelt vorauszuahnen und sich diesen anzupassen. Unter Laborbedingungen werden die molekularen Grundlagen von Tagesuhren intensiv bei ausgewählten Modellorganismen wie der Taufliege Drosophila melanogaster untersucht. Jedoch ist wenig über die funktionelle Bedeutung Innerer Uhren unter natürlichen Bedingungen bekannt. Unser Wissen über Mechanismen des Timings, die über die Tageslänge hinausgehen, ist noch geringer und auf wenige Arten beschränkt.
