Heisenberg-Professur für Johannes Letzkus - Der Forscher arbeitet an zentralen Mechanismen für die Flexibilität und Leistungsfähigkeit des Gehirns

Der Senat der Universität Freiburg hat die Einrichtung einer Heisenberg-Professur, die zuvor von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) für Dr. Johannes Letzkus bewilligt worden war, beschlossen. Die DFG-Förderung ist auf bis zu fünf Jahre angelegt und im Falle einer positiven Zwischenevaluation mit der Übernahme auf eine dauerhafte Professur am Institut für Physiologie der Albert-Ludwigs-Universität verbunden. Letzkus, der die Stelle zum 1. August 2020 angetreten hat, erforscht die neuronale Inhibition, die ein zentraler Mechanismus für die Flexibilität und Leistungsfähigkeit des Gehirns ist.

Das menschliche Gehirn ermöglicht die präzise Wahrnehmung der Umwelt, speichert Erinnerungen an Fakten und Erlebnisse ab und koordiniert zuverlässig auch komplexe motorische Abläufe wie das Klavierspielen. Darüber hinaus passen sich diese Prozesse ständig flexibel an die Gegebenheiten der Umwelt an. Diese Flexibilität übertreffe, erklärt Letzkus, selbst die neuesten, lernfähigen Computeralgorithmen um ein Vielfaches. Mit seinem Team am Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main untersucht er seit einigen Jahren, wie diese Leistungsfähigkeit und Flexibilität zustande kommen. Die Forschenden fokussieren sich auf eine kleine Gruppe von Nervenzellen, die ihre Partnerneurone über Hemmung, also Inhibition, kontrollieren. Letzkus fand heraus, dass ein kurzzeitiges Nachlassen dieser Inhibition ein essentiell wichtiger Netzwerkmechanismus für Lernen und Erinnerung ist, der in verschiedenen Hirngebieten und für unterschiedliche Lernaufgaben eine zentrale Rolle spielt. Durch optogenetische Methoden, mit denen die Aktivität der Neurone mithilfe von Licht gezielt verändert werden kann, konnten die Forschenden darüber hinaus direkt beweisen, dass diese wegfallende Hemmung für den Lernvorgang notwendig ist und dass ihre Verstärkung das Lernen sogar verbessern kann.

In den kommenden Jahren will Letzkus an der Medizinischen Fakultät der Albert-Ludwigs-Universität den Fokus seiner Forschung ausweiten: „In der Vergangenheit haben wir Lernaufgaben hauptsächlich erforscht, um die Gedächtnisbildung selbst besser zu verstehen. Diese Arbeit hat uns aber immer mehr realisieren lassen, dass Erfahrungen und Erwartungen sehr wahrscheinlich ein integraler Teil aller Wahrnehmung der Umwelt sind.“ Diese als Top-Down-Information bezeichneten Signale würden, erklärt Letzkus, laut aktuellen Annahmen kontinuierlich mit den Eingängen aus der Umwelt verglichen, um sensorische Wahrnehmung zu ermöglichen. Eine Störung dieses Vorgangs könnte darüber hinaus zu Erkrankungen wie Autismus und Schizophrenie beitragen. Die Hypothese, Wahrnehmung als aktiven und generativen Prozess zu verstehen, will Letzkus mit seinem Team mit einer Kombination verschiedener neurowissenschaftlicher Methoden erforschen.

Johannes Letzkus studierte Biologie an der Universität Mainz und promovierte an der Universität in Canberra/Australien. Als Postdoktorand arbeitete er am Friedrich-Miescher-Institut für Biomedizinische Forschung in Basel/Schweiz. Ab 2013 war er Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main. Für seine Forschung erhielt er verschiedene Auszeichnungen wie den Pfizer Forschungspreis und wurde mit einem Starting Grant des European Research Councils (ERC) gefördert.

(Info: Albert-Ludwigs-Universität Freiburg)