Kurzbeschreibung des Forschungsgebietes: 

Die Flexibilität des Nervensystems spielt eine wichtige Rolle im täglichen Leben, da sie die Anpasssung starrer Verhaltensabläufe an die Erfordernisse der Umwelt ermöglicht. Die Wahrnehmung von Reizen aus der Umgebung oder auch dem Inneren des Körpers stellt also eine lebensnotwendige Aufgabe dar, ohne die komplexe Organismen nicht überlebensfähig wären. Die Verarbeitung von Sinnesinformation ist somit eine der wichtigsten Aufgaben des Nervensystems und gleichzeitig eines der spannendsten Gebiete der Neurobiologie.

Unsere Arbeitsgruppe untersucht die Mechanismen, die das Nervensystem benutzt, um flexibel auf veränderte Umwelteinflüsse zu reagieren. Wir verwenden elektrophysiologische Methoden und computergestützte Modellierung zur Charakterisierung identifizierter Nervenzellen im stomatogastrischen Nervensystem des Taschenkrebses, einem der best untersuchtesten Systeme in der Neurobiologie.

Im Speziellen untersuchen wir propriozeptive sensorische Rückmeldungen zu rhythmisch aktiven Netzwerken (zentralen Mustergeneratoren), die einen Großteil unseres normalen Verhaltensrepertoires (z.B. Atmung, Lauf- und Kaubewegungen) generieren. Die beteiligten Mustergeneratoren (Stein et al., 2005) sind multifunktionell, d.h. sie können verschiedene motorische Muster produzieren (Stein et al., 2006) um somit auf Umweltreize zu reagieren. Eine Kombination aus klassischer intrazellulärer Elektrophysiologie und computergenerierten artifiziellen Sinnesmeldungen (Ausborn et al., 2007) dient zur Charakterisierung der Mechanismen, mit denen das Nervensystem die der Situation adäquaten motorischer Muster auswählt.

Auswahl der wichtigsten Publikationen (5-10)

Ausborn, J., Stein, W. & Wolf, H. (2007) Frequency Control of Motor Pattern by Negative Sensory Feedback. J. Neurosci, accepted.

Stein, W., Büschges, A. & Bässler, U. (2006) Intersegmental transfer of sensory signals in the stick insect leg muscle control system. J. Neurobiol. 66(11):1253-1269.

Stein, W., Smarandache, C.R., Nickmann, M. & Hedrich, U.B.S. (2006) Functional consequences of activity-dependent synaptic enhancement at a crustacean neuromuscular junction. J. Exp. Biol. 209: 1285-1300.

Stein, W., Eberle, C.C., & Hedrich, U.B.S. (2005) Motor pattern selection by nitric oxide in the stomatogastric nervous system of the crab. Europ J Neurosci 21(10): 2767-2781.

Stein, W. & Ausborn, J. (2004) Analog modulation of digital computation in nerve cells: Simulating the stomatogastric nervous system of the crab. in: Modelling and Simulation '2004, Eurosis-ETI, Ghent (Belgium), pp.148-152.

Christie, A.E., Stein, W., Quinlan, J.E., Beenhakker, M.P., Marder, E. & Nusbaum, M.P. (2004) Actions of a histaminergic/peptidergic projection neuron on rhythmic motor patterns in the stomatogastric nervous system of the crab Cancer borealis. J Comp Neurol. 2004 469:153-69.

Wood, D.E., Stein, W. & Nusbaum, M.P. (2000) Projection Neurons with Shared Cotransmitters Elicit Different Motor Patterns from the Same Neural Circuit. J Neurosci 20(23):8943-8953.

Schmitz, J. & Stein, W. (2000) Convergence of Load and Movement Information onto Leg Motoneurons in Insects. J Neurobiol. 43: 424–436.

Smarandache, C.R. & Stein, W. (2007) Sensory-induced modification of two motor patterns in the crab, Cancer pagurus. J exp. Biol., accepted.