Tierphysiologie
Neurobiologie/Ethologie
Uwe Homberg, Joachim Schachtner
Viele Sinnes- und Verhaltensleistungen von Insekten
sind mit denen von Wirbeltieren vergleichbar, werden aber mit einer
wesentlich geringeren Zahl an Nervenzellen erzeugt, so dass Insekten
für die Aufklärung vieler neurobiologischer Grundprobleme besonders
geeignet sind. Unsere Arbeitsgruppe untersucht von der Einzelzelle zum
Verhalten die funktionelle und neurochemische Organisation des
Insektengehirns, Leistungen der Sensorik und Motorik, sowie die
Entwicklung des Gehirns. Besondere Schwerpunkte sind die Analyse des
Geruchssystems beim Tabakschwärmer (Funktion von Geruchsrezeptorzellen,
Organisation und Entwicklung des Geruchszentrums), die
Charakterisierung der Inneren Uhr bei Schaben (Lokalisation, zellulärer
und molekularer Mechanismus), die neuronale Grundlage der
Sonnenkompass-Orientierung bei Heuschrecken und Honigbienen (Analyse
des Polarisationssehsystems, des Internen Kompasses), sowie die
Kartierung, Funktion und Regulation von Neuropeptiden im
Zentralnervensystem von Insekten.
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Prof. Dr. Uwe Homberg |
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Homepage (http://www.uni-marburg.de/fb17/fachgebiete/tierphysio/neurobiologie)
Neurophysiologie
Henrik Bringmann
Wir verbringen rund ein Drittel unseres Lebens mit Schlafen. Ohne Schlaf fühlen wir uns miserabel, werden krank und altern schneller. Dies zeigt uns wie wichtig Schlaf ist und dass die Zeit, die wir mit Schlafen verbringen, sehr gut investiert ist. Etwa 30 % der Bevölkerung moderner Gesellschaften hat Schlafstörungen oder bekommt zu wenig Schlaf. Somit stellt Schlaflosigkeit ein massives ungelöstes Gesundheitsproblem dar. Trotz der großen Bedeutung von Schlaf für die Gesundheit wissen wir immer noch sehr wenig über die Mechanismen, durch die der Schlaf gesteuert wird und über die grundlegenden zellulären und molekularen Prozesse, die im Schlaf regeneriert werden. Nicht nur Menschen, sondern auch Tiere schlafen, zumindest solche, die ein Nervensystem besitzen. Schlaf ist also ein evolutionär sehr alter physiologischer Prozess, und die zugrundeliegenden molekularen Mechanismen sind hoch konserviert. In allen Tieren wird Schlaf durch Schlaf-aktive Neurone induziert und wenn wir verstehen wollen wie Schlaf reguliert wird, dann müssen wir verstehen, wie die Depolarisation von Schlaf-aktiven Nervenzellen reguliert wird. Durch Schlaf-Entzug können die Funktionen dieses physiologischen Zustandes auf molekularer Ebene untersucht werden.
Wir untersuchen die molekulare Grundlage des Schlafs an Tiermodellen. Hauptsächlich verwenden wir den Fadenwurm Caenorhabditis elegans, und übertragen die Ergebnisse dann auf Mausmodelle und versuchen so zu verstehen, wie und warum Tiere schlafen. C. elegans stellt ein fantastisches Modellsystem dar, um Schlaf zu untersuchen. „Der Wurm“ besitzt ein relativ kleines, invariantes Nervensystem aus gerade einmal 302 Neuronen, dessen Verknüpfungen bekannt sind. Genau eine dieser Nervenzellen ist ein Schlaf-aktives Neuron, welches den Schlaf induziert. C. elegans stellt somit ein stark vereinfachtes Modell dar, in dem die Kontrolle des Schlafes untersucht werden kann. Die Generationszeit von C. elegans beträgt nur drei Tage, so dass genetische Verfahren erleichtert werden. C. elegans ist außerdem transparent, so dass physiologische Prozesse im intakten Tier mittels fluoreszierender Reporter-Transgene untersucht werden können. Als Methoden werden molekulare Genetik, Optogenetik, funktionales neuronales Imaging, hochauflösende Langzeit-Mikroskopie, Verhaltensassays, Elektrophysiologie, Schlafentzug, Analyse der Alterung, sowie Molekulare Analytik (omics) angewandt, um den Schlaf zu verstehen.
Kontakt
Prof. Dr. Henrik Bringmann
Tel:++49 6421 28 26510 (Frau Zissel, Sekretariat)
Fax:++49 6421 28 26590 (Frau Zissel, Sekretariat)
Email: henrik.bringmann[at]biologie.uni-marburg.de
Abbildung 1: (A) Der Fadenwurm C. elegans besitzt eine einzige Schlaf-aktive Nervenzelle, die RIS genannt wird. (B) Calcium-Imaging zeigt, dass RIS während einer Schlaf-Phase depolarisiert. (C) In Abwesenheit von funktionalem RIS findet praktisch kein Schlaf mehr statt. © Michal Turek, Florentin Masurat, Henrik Bringmann
Stoffwechselpysiologie
Gerhard Heldmaier
Die endothermen Säugetiere und Vögel haben den höchsten Energieumsatz aller Tiere. Sie sind in der Lage die aufgenommene Nahrungsenergie, ihren Energieverbrauch, ihre Fettspeicherung und ihr Körpergewicht genau zu kontrollieren. Wir untersuchen die molekularen Grundlagen und die physiologische Regulation des Energiehaushalts mit folgenden Schwerpunkten:
- Physiologische Funktion der Entkopplerproteine
- Metabolische Phänotpyisierung von Mausmutanten
- Saisonale Anpassung und neuroendokrine Regulation des Körpergewichts
- Metabolische Suppression im Torpor (Winterschlaf)
Als Methoden werden kalorimetrische Messungen des
Energieumsatzes, Körpertemperatur und EKG Telemetrie, Primärkultur von
Fettzellen, Analyse von Genfunktionen in transfizierten Säugerzellen,
In Situ Hybridisierung, Immunhistochemie und biochemische Analysen
sowie MRT Untersuchungen angewandt.
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Prof. Dr. Gerhard Heldmaier |
