Prof. Dr. Benedikt Grothe

Forschungsschwerpunkte: Neurobiologie, Struktur, Physiologie und Funktion neuronaler Schaltkreise, Psychoakustik, Kodierungsstrategien
Benedikt Grothe ist ein deutscher Neurobiologe, der auf dem Gebiet der auditorischen und systemischen Neurowissenschaften forscht. Sein besonderes Interesse gilt dem Hörsystem von Säugetieren und den neuronalen Verbindungen, die räumlich-zeitliche Informationen weiterverarbeiten, sowie deren evolutionärer Entwicklung.
Beim Hören leiten Nervenzellen akustische Information vom Innenohr zu den neuronalen Schaltkreisen im Gehirn. Dabei werden von außen kommende mechanische Schwingungen in elektrische Impulse umgewandelt. Eine besondere Herausforderung für das Gehör besteht darin, Schallquellen präzise zu orten, da der Schall das Ohr, das der Quelle näher ist, einige Mikrosekunden früher erreicht als das andere Ohr. Dieser Unterschied in der Ankunftszeit eines Schalls an beiden Ohren wird als interaurale Laufzeitdifferenz bezeichnet. Wie das Gehirn diese divergierenden Informationen verarbeitet, ist noch nicht vollständig verstanden.
Die Forschungsgruppe von Benedikt Grothe hat einen Mechanismus identifiziert, der eine entscheidende Rolle bei dieser mikrosekundengenauen Verarbeitung spielt. Vor der Berechnung der interauralen Laufzeitdifferenz durch Zellen im auditiven Stammhirn müssen die Informationen über Synapsen übertragen werden. Normalerweise können durch Synapsen, abhängig von der Lautstärke des akustischen Signals, unterschiedliche Verzögerungen entstehen. Die Neurowissenschaftlerinnen und -wissenschaftler konnten einen Übertragungsweg aufzeigen, bei dem die Synapsen minimale und gleichbleibende Verzögerungen aufweisen, unabhängig von unterschiedlichen Aktivierungsraten. Das ist entscheidend für die möglichst genaue Verarbeitung von interauralen Zeitdifferenzen.
Benedikt Grothes Team hat zudem herausgefunden, dass eine spezielle strukturelle Eigenschaft der Axone mit dieser Fähigkeit korreliert: Eine spezifische Isolierung stellt sicher, dass Axone besonders schnell leiten können. Dies bildet eine wichtige Grundlage für die exakte Berechnung von Zeitunterschieden. Nervenzellen und Schaltkreise passen sich also sowohl anatomisch als auch physiologisch an die funktionale Besonderheit ihrer Aufgabe an.
In seiner Forschung setzt Benedikt Grothe eine breite Palette von Methoden ein, um sowohl der Struktur, Physiologie und Funktion neuronaler Schaltkreise als auch deren evolutionärer Entwicklung auf den Grund zu gehen. Zu den Methoden seines Labors gehören vergleichende Anatomie, Elektrophysiologie, Pharmakologie ebenso wie Lasertechnologie und Optogenetik.
Benedikt Grothe hat die neurobiologische Grundlagenforschung im Bereich der Sinneswahrnehmung, insbesondere des Hörsystems, maßgeblich vorangetrieben und sich besonders für die Lehre engagiert. So gründete er das Bernstein Zentrum für Computational Neuroscience in München und initiierte unter anderem einen Master-Studiengang Neurowissenschaften.