{"id":25593,"date":"2025-02-03T09:20:22","date_gmt":"2025-02-03T08:20:22","guid":{"rendered":"https:\/\/sfb1436.de\/?page_id=25593"},"modified":"2025-05-19T06:30:24","modified_gmt":"2025-05-19T04:30:24","slug":"z01-funktionelle-analyse-neuronaler-netzwerke-und-kleintierbildgebung-in-vivo","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/sfb1436.de\/de\/projekte\/archiv-sfb-1436-1-2021-2024\/z01-funktionelle-analyse-neuronaler-netzwerke-und-kleintierbildgebung-in-vivo\/","title":{"rendered":" Funktionelle Analyse neuronaler Netzwerke und Kleintierbildgebung in vivo"},"content":{"rendered":"\n
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Z01<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n

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\"Funktionelle<\/a><\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n
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Das Zentralprojekt Z01 ist in zwei Hauptpfeiler gegliedert: Der erste betrifft genetisch kodierte Technologien und transgene Mauslinien, die die Untersuchung von Engrammen und neuronalen Ensembles mit zellul\u00e4rer und synaptischer Aufl\u00f6sung erm\u00f6glichen. Der zweite Pfeiler von Z01 basiert auf dem Mapping hirnweiter neuronaler Netzwerke mittels funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRI) und Positronenemissionstomographie (PET). Hirnfunktion und kognitive Leistung sind das Ergebnis einer komplexen Interaktion zwischen einzelnen Hirnarealen, die globale neuronale Netzwerke bilden (Makroebene). Diese Wechselwirkungen werden wiederum durch eine fein abgestimmte neuronale Konnektivit\u00e4t auf zellul\u00e4rer und synaptischer Ebene zwischen den Hirnregionen (Mikro- und Mesoebene) bestimmt. Ziel von Z01 ist es daher, modernste Methoden f\u00fcr die Untersuchung von Hirnschaltkreisen auf der Mikro-, Meso- und Makroebene bereitzustellen, die es den Mitgliedern des SFB erm\u00f6glichen, dringende Fragen zu beantworten, z. B. wie die Aktivit\u00e4t lokaler neuronaler Netze globale neuronale Netze beeinflusst.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

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Unsere Forschung<\/strong><\/a><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n
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Ziele unseres Projektes<\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/a><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n
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Blick in die Zukunft<\/strong><\/strong><\/a><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n
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Publikationen<\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/a><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n
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Gruppenleitung & Gruppenmitglieder<\/h2>\n\n\n\n
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\"SFB
Prof. Dr. Frank Angenstein<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
\"SFB
Dr. Michael R. Kreutz<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
\"SFB
Prof. Dr. Oliver Stork<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
\"SFB
Dr. Guilherme Gomes<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
\"SFB
Dr. Cornelia Hesse<\/figcaption><\/figure>\n<\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n
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Wie wird die Aktivit\u00e4t lokaler neuronaler Netzwerke visualisiert?<\/h2>\n\n\n\n

Z01 bietet den Mitgliedern des CRC eine Reihe von genetisch kodierten Werkzeugen, die aktivierte neuronale Ensembles aufsp\u00fcren und markieren k\u00f6nnen, wie CaMPARI2, RAM und Dual e-GRASP. Einige dieser Methoden erlauben auch den Einsatz von opto- und chemogenetischen Werkzeugen, was den Forschern letztlich die Kontrolle \u00fcber das Verhalten gibt.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

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Wie k\u00f6nnen globale neuronale Netzwerke dargestellt werden?


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\u00c4ndert sich die neuronale Aktivit\u00e4t in einer bestimmten Hirnregion, so ver\u00e4ndert sich auch die Blutversorgung f\u00fcr diese Region. Dieser, auch als neuro-vaskul\u00e4re Kopplung bekannter Mechanismus, kann mit der funktionellen Magnetresonanz-tomographie (fMRT) nicht-invasiv gemessen werden. Im gesamten Gehirn der untersuchten Tiere (Maus, Gerbil oder Ratte) werden Ver\u00e4nderungen in einzelnen h\u00e4modynamischen Parametern, wie Blutfluss \/-volumen oder Blutsauerstoffs\u00e4ttigung, mit einer hohen r\u00e4umlichen Aufl\u00f6sung (\u2264 400 \u00b5m) gemessen. Sobald sich in unterschiedlichen Regionen die h\u00e4modynamischen Parameter gleichartig in einem bestimmten Zeitrahmen \u00e4ndern (korrelieren), ist es wahrscheinlich, dass sich auch die dort vorhandenen neuronalen Aktivit\u00e4ten \u00e4hneln, d.h. dass diese Neuronenpopulationen interagieren.<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

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Wie kann man den Einfluss lokaler neuronaler Netzwerkaktivit\u00e4t auf globale neuronale Netze untersuchen?<\/h3>\n\n\n\n

Lokale neuronale Netzwerke k\u00f6nnen durch Manipulationen spezifischer Neurone innerhalb des Netzwerk mittels verschiedener molekularer Techniken beeinflusst werden.  So kann die Expression von DREADDs (Designer Receptor Exclusively Activated by Designer Drugs<\/a>) oder Opsinen in bestimmten Neuronen gezielt die Aktivit\u00e4t in einem dazugeh\u00f6rigen lokalen neuronalen Netz (in einem bestimmten Zeitraum) ver\u00e4ndern, z.B. durch die Gabe eines Aktivators f\u00fcr DREADDs oder durch Laserlicht-Stimulation der Opsine. Wenn solch eine Manipulation eines lokalen neuronalen Netzwerkes w\u00e4hrend einer fMRT Messung erfolgt, werden auch m\u00f6gliche Ver\u00e4nderungen globaler neuronaler Netzwerke messbar. Das bedeutet, dass der Vergleich der fMRT Aktivierungsmuster vor und w\u00e4hrend der Stimulation der DREADDs oder Opsine zeigt, welche Interaktionen zwischen einzelnen Hirnstrukturen durch das moduliert lokalen Netzwerk reguliert werden.  <\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

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Ziele unseres Projektes<\/strong><\/strong><\/strong><\/h2>\n<\/div>\n\n\n\n
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In den einzelnen Teilprojekten des SFBs werden verschiedene zellul\u00e4re Mechanismen untersucht, die als neurale Ressource f\u00fcr kognitive Flexibilit\u00e4t dienen k\u00f6nnen und den potentiellen Transfer dieser Leistung von einer Aufgabe auf eine andere erm\u00f6glichen. All diesen Ans\u00e4tzen ist gemein, dass sie \u00fcber eine Modifikation lokaler Netzwerkeigenschaften vermittelt werden, die wiederum, um auch verhaltensrelevant zu werden, auch Ver\u00e4nderungen globaler Netzwerk-eigenschaften bed\u00fcrfen. Daher bieten wir in diesem zentralen Projekt Methoden zur Identifizierung von Engrammzellen und ihren neuronalen Ensembles sowie Methoden zur Messung der Aktivit\u00e4t lokaler und globaler neuronaler Netzwerke an. Z01 fungiert als Plattform, auf der die teilnehmenden Labore von den etablierten Werkzeuge und dem gesammelten Fachwissen aller Nutzer profitieren k\u00f6nnen.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

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Blick in die Zukunft<\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Das Zentralprojekt Z01 wird auch in Zukunft den SFB auf dem neuesten Stand der Technik halten, um die Aktivit\u00e4t neuronaler Netze im Zusammenhang mit neuronalen Ressourcen auf mikro-, meso- und makroskopischer Ebene zu kartieren. Dar\u00fcber hinaus sollen die molekularbiologischen Techniken genutzt werden, um insbesondere neuronale Netzwerke zu identifizieren die f\u00fcr die Engrammbildung verantwortlich. Eine gezielte Aktivierung und damit auch eine genauere Charakterisierung dieser Netzwerke sollte ein besseres Verst\u00e4ndnis f\u00fcr Mechanismen von neuronalen Ressource f\u00fcr kognitive Flexibilit\u00e4t erm\u00f6glichen.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

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Publikationen des Projektes Z01<\/strong><\/h2>\n\n\n\n\t\t\t
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\n\t\t\t\tMaintaining and regaining episodic memory in Alzheimer disease: a circuit-based perspective<\/a>\n\t\t\t<\/h4>\n\t\t\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t<\/span>\t\t\t\t\t\tA02<\/a>, A04<\/a>, B02<\/a>, Z01<\/a>, Z03<\/a>\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t
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Emrah D\u00fczel & Michael R. Kreutz Nature Reviews Neurology (2026)<\/p>\n<\/span>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/article>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t

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\n\t\t\t\tA septal to ventral tegmental area circuit drives exploratory behaviour<\/a>\n\t\t\t<\/h4>\n\t\t\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t<\/span>\t\t\t\t\t\tA02<\/a>, A03<\/a>, A04<\/a>, B06<\/a>, Z01<\/a>\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t
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Mocellin P, Barnstedt O,Luxem K, Kaneko H, Karpova A, Henschke J, Dal\u00fcgge D, Fuhrmann F, Pakan JMP, Kreutz MR, MikulovicS, and Remy S Neuron (2024)<\/p>\n<\/span>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/article>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t

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\n\t\t\t\tHemodynamic responses in the rat hippocampus are simultaneously controlled by at least two independently acting neurovascular coupling mechanisms<\/a>\n\t\t\t<\/h4>\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t<\/span>\t\t\t\t\t\tZ01<\/a>\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t
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Alberto Arboit, Karla Krautwald, Frank Angenstein J Cereb Blood Flow Metab (2023)<\/p>\n<\/span>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/article>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t

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\n\t\t\t\tChaperone-mediated autophagy in neuronal dendrites utilizes activity-dependent lysosomal exocytosis for protein disposal<\/a>\n\t\t\t<\/h4>\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t<\/span>\t\t\t\t\t\tA02<\/a>, A04<\/a>, Z01<\/a>\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

Grochowska KM, Sperveslage M, Raman R, Failla AV, G\u0142\u00f3w D, Schulze C, Laprell L, Fehse B, Kreutz MR Cell Rep (2023)<\/p>\n<\/span>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/article>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t

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\n\t\t\t\tComparison of three common inbred mouse strains reveals substantial differences in hippocampal GABAergic interneuron populations and in vitro network oscillations<\/a>\n\t\t\t<\/h4>\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t<\/span>\t\t\t\t\t\tA07<\/a>, Z01<\/a>\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

G\u00fcrsel \u00c7al\u0131\u015fkan, Yunus E. Demiray, Oliver Stork European Journal of Neuroscience (2023)<\/p>\n<\/span>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/article>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t

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\n\t\t\t\tIntegration of nuclear Ca2+\u00a0transients and subnuclear protein shuttling provides a novel mechanism for the regulation of CREB-dependent gene expression<\/a>\n\t\t\t<\/h4>\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t<\/span>\t\t\t\t\t\tA02<\/a>, A04<\/a>, Z01<\/a>\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

Karpova A, Samer S, Turacak R, Yuanxiang P, Kreutz MR.  Cell Mol Life Sci (2023)<\/p>\n<\/span>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/article>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t

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\n\t\t\t\tGolgi satellites are essential for polysialylation of NCAM and expression of LTP at distal synapses<\/a>\n\t\t\t<\/h4>\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t<\/span>\t\t\t\t\t\tA02<\/a>, A04<\/a>, A05<\/a>, Z01<\/a>\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t
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Andres-Alonso M, Borgmeyer M, Mirzapourdelavar H, Lormann J, Klein K, Schweizer M, Hoffmeister-Ullerich S, Oelschlegel AM, Dityatev A, Kreutz MR Cell Rep (2023)<\/p>\n<\/span>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/article>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t

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\n\t\t\t\tA Jacob\/nsmf gene knockout does not protect against acute hypoxia- and NMDA-induced excitotoxic cell death<\/a>\n\t\t\t<\/h4>\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t<\/span>\t\t\t\t\t\tA02<\/a>, A04<\/a>, Z01<\/a>\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t
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Guilherme M Gomes, Julia B\u00e4r, Anna Karpova, Michael R Kreutz Mol Brain (2023)<\/p>\n<\/span>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/article>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t

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\n\t\t\t\tJacob-induced transcriptional inactivation of CREB promotes A\u03b2-induced synapse loss in Alzheimer’s disease<\/a>\n\t\t\t<\/h4>\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t<\/span>\t\t\t\t\t\tA02<\/a>, A03<\/a>, A04<\/a>, Z01<\/a>\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

K. M Grochowska, G. M Gomes, R. Raman, R. Kaushik, L. Sosulina, H. Kaneko, A. M Oelschlegel, P. Yuanxiang, I. Reyes-Resina, G. Bayraktar, S. Samer, C. Spilker, M. S Woo, M. Morawski, J. Goldschmidt, M. A Friese, S. Rossner, G. Navarro, S….<\/span>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/article>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t

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\n\t\t\t\tFear engrams and NPYergic circuit in the dorsal dentate gyrus determine remote fear memory generalization<\/a>\n\t\t\t<\/h4>\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t<\/span>\t\t\t\t\t\tA07<\/a>, Z01<\/a>\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

Syed Ahsan Raza, Katharina Klinger, Miguel del \u00c1ngel, Yunus Emre Demiray, G\u00fcrsel \u00c7al\u0131\u015fkan, Michael R. Kreutz, Oliver Stork BioRxiv (2022)<\/p>\n<\/span>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/article>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t

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\n\t\t\t\tThe needs of a synapse – How local organelles serve synaptic proteostasis<\/a>\n\t\t\t<\/h4>\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t<\/span>\t\t\t\t\t\tA02<\/a>, A04<\/a>, Z01<\/a>\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

Katarzyna M Grochowska, Maria Andres-Alonso, Anna Karpova, Michael R Kreutz EMBO J (2022)<\/p>\n<\/span>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/article>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t

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\n\t\t\t\tNeddylation-dependent protein degradation is a nexus between synaptic insulin resistance, neuroinflammation and Alzheimer’s disease<\/a>\n\t\t\t<\/h4>\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t<\/span>\t\t\t\t\t\tA02<\/a>, A04<\/a>, A05<\/a>, Z01<\/a>\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

Alessandro Dario Confettura, Eleonora Cuboni, Mohamed Rafeet Ammar, Shaobo Jia, Guilherme M Gomes, PingAn Yuanxiang, Rajeev Raman, Tingting Li , Katarzyna M Grochowska, Robert Ahrends, Anna Karpova, Alexander Dityatev, Michael R Kreutz Translational Neurodegeneration (2022)<\/p>\n<\/span>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/article>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\n\n\n

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Alle Publikationen<\/a><\/div>\n\n\n\n
Alle Projekte<\/a><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/section>\n<\/div>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Das Zentralprojekt Z01 ist in zwei Hauptpfeiler gegliedert: Der erste betrifft genetisch kodierte Technologien und transgene Mauslinien, die die Untersuchung von Engrammen und neuronalen Ensembles mit zellul\u00e4rer und synaptischer Aufl\u00f6sung erm\u00f6glichen. Der zweite Pfeiler von Z01 basiert auf dem Mapping hirnweiter neuronaler Netzwerke mittels funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRI) und Positronenemissionstomographie (PET). 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