Forschung

Forschungsschwerpunkte: Plastizität des Gehirns, neuronale Schalkreise, Lernen und Gedächtnis

Tobias Bonhoeffer ist Neurobiologe. Schwerpunkte seiner Forschung sind neuronale Schaltkreise und die Plastizität des Gehirns. Er erforscht die Grundlagen von Lernen und Gedächtnis und die frühe postnatale Entwicklung des Gehirns. Mit seinen Arbeiten konnte er nachweisen, dass sich Strukturveränderungen im Gehirn auf die Lernleistung auswirken.

Im Gehirn können sich einzelne Nervenzellen oder ganze Hirnareale „umbauen“. Die Strukturen und Verbindungen verändern sich je nach ihrer Verwendung. Mit seinem Team untersucht Tobias Bonhoeffer, wie sich das Gehirn bei Gedächtnisleistungen und beim Lernen verändert. Er konnte nachweisen, dass Veränderungen an den Synapsen mit Strukturveränderungen im Gehirn verbunden sind, und zwar mit dem Wachsen oder Schrumpfen dendritischer Dornen, den Kontaktstellen der Nervenzellen. Die Veränderungen der Dornen sorgen dafür, dass Gelerntes leichter wiedererlernt werden kann. Außerdem konnte er zeigen, dass bestimmte Nervenwachstumsfaktoren (Brain Derived Neurotrophic Factor, BDNF) eine wesentliche Rolle bei der Plastizität spielen.

In weiteren Arbeiten erforscht Tobias Bonhoeffer die kortikalen Karten im Gehirn. In der Großhirnrinde erstellt das Gehirn ein Abbild der Umwelt. Bonhoeffer analysiert das Zusammenspiel von Plastizität und Stabilität. Er will wissen, wie das Gehirn seine Verbindungen ständig verändern kann, ohne die stabile Berechnung der Umwelt zu gefährden. Diese Fragen untersucht er an Tieren, die sich in einer virtuellen, sich ständig verändernden Umgebung orientieren müssen. Seine Forschungsergebnisse bei Mäusen legen nahe, dass Nervenzellen, die auf Veränderungen reagieren, einzelne stabile Verbindungen haben, die ihnen eine Rückkehr in ihren ursprünglichen Zustand ermöglichen. Dadurch könnte sich das erwachsene Gehirn an veränderte Umweltbedingungen anpassen, ohne dass sich die Grundverdrahtung komplett ändert.

Werdegang

• seit 2014 Außerordentlicher Professor an der norwegischen Universität für Wissenschaft und Technologie (NTNU), Trondheim, Norwegen
• seit 2002 Professor an der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München
• seit 1998 Direktor am Max-Planck-Institut für Neurobiologie, Martinsried
• 1995 Habilitation an der Technischen Universität (TU) Darmstadt und an der LMU München
• 1993-1998 Forschungsgruppenleiter am Max-Planck-Institut für Psychiatrie in Martinsried
• 1991-1993 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt (Main)
• 1989-1990 Postdoktorand an der Rockefeller-Universität New York, NY, USA
• 1988 Promotion in Biologie am Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik, Tübingen
• 1986-1988 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik, Tübingen
• 1984 Diplom in Physik, Eberhard-Karls-Universität Tübingen
• 1978-1984 Studium der Physik an der Eberhard-Karls-Universität Tübingen

Funktionen

• 2017-2020 Vorsitzender des Wissenschaftlichen Rates der Max-Planck-Gesellschaft
• seit 2016 Scientific Advisor der Chan Zuckerberg Initiative, San Francisco, USA
• seit 2014 Governor, Wellcome Trust, London, UK
• 2009-2014 Fachbeirat, Institut für Molekulare Pathologie (IMP), Wien, Österreich
• seit 2009 Mitglied im Auswahlkomitee Boehringer Ingelheim FENS-Forschungspreis
• 2009-2012 Mitglied, Kavli-Preis-Komitee für Neurowissenschaften, Oslo, Norwegen
• 2008-2011 Sektionsvorsitzender Biologisch-Medizinischen Sektion der Max-Planck-Gesellschaft
• 2007-2012 Mitglied, McKnight Foundation Technological Innovations in Neuroscience Awards, USA
• 2007-2008 Mitglied im Wissenschaftlichen Beirat und Vorsitzender des Auswahlkomitees „Brain and Computer”, I.S.T. Austria, Klosterneuburg, Österreich
• seit 2006 Mitglied im Editorial Board Neural Development
• 2006-2008 Stellv. Sektionsvorsitzender Biologisch-Medizinische Sektion der Max-Planck-Gesellschaft
• 2005-2007 Vorsitzender „Perspektivenkommission“ der Biologisch-Medizinischen Sektion der Max-Planck-Gesellschaft
• 2004-2010 Mitglied, Aufsichtsrat und wissenschaftlicher Rat, EBRI-Stiftung, Rom, Italien
• 2004-2008 Mitglied im Editorial Board Neuroscience Letters
• 2004-2005 Vorsitzender, Minerva Fellowship-Komitee, Minerva Stiftung
• seit 2003 Mitglied im Editorial Board Hippocampus
• 2002 Mitglied im Wissenschaftlichen Beirat, Biologie Department, ETH Zürich
• 2001-2011 Fachbeirat, Swiss National Science Foundation, NCCR, Zürich, Schweiz
• 2001-2004 Mitglied des Vorstands der Deutschen Neurowissenschaftlichen Gesellschaft
• 2001-2002 Mitglied im Editorial Board von Current Biology
• 2000-2007 Mitglied im Editorial Board von Progress in Neurobiology
• 2000-2006 Fachbeirat am Institut für Neurowissenschaften in Shanghai, Chinesische Akademie der Wissenschaften
• 2000 Scientific Advisory Board des Institute of Neuroinformatics, ETH/University of Zürich
• seit 2000 Mitglied im Editorial Board von Neuron
• 1999-2008 Mitglied im Editorial Board des European Journal of Neuroscience
• 1996-1998 Mitglied im Editorial Board des Journal of Neurobiology
• 1995-1998 Mitglied im Editorial Board von NeuroImage

Projekte

• seit 2010 DFG-Projekt „Strukturelle und funktionale Plastizität individueller Synapsen in vitro und in vivo“, Teilprojekt zu SFB 870 „Bildung und Funktion neuronaler Schaltkreise in sensorischen Systemen“
• 2000-2003 DFG-Projekt „Entwicklung eines photoaktivierbaren Doxycylin-Analogs zur gezielten Aktivierung von Transgenen in einzelnen Zellen“
• 1995-2007 DFG-Projekt „Zelluläre Mechanismen synaptischer Plastizität“, Teilprojekt zu SFB 391 „Mechanismen der schnellen Zellaktivierung“

Auszeichnungen und Mitgliedschaften

• seit 2020 Mitglied der National Academy of Sciences, USA
• seit 2010 Mitglied der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina
• seit 2006 Mitglied der European Molecular Biology Organization (EMBO)
• seit 2003 Mitglied der Academia Europaea
• 2003-2011 Mitglied im „Neuroscience Research Program“, The Neurosciences Institute, San Diego, USA
• 2004 Ernst-Jung-Preis für Medizin
• seit 2002 Mitglied der „Faculty of 1000”
• 1990 „Attempto-Preis” für Nachwuchs-Neurowissenschaftler