Der Bernstein-CorTec Preis zeichnet hervorragende wissenschaftliche Leistungen im Bereich Computational Neuroscience und Neurotechnologie aus. Der Preis wird jährlich alternierend für Promotionen oder Masterarbeiten verliehen. Der Thomas Bayes-Nachwuchsförderpreis zeichnet herausragende Abschlussarbeiten (Masterarbeiten, Promotionen) auf dem Gebiet der Datenanalyse und Modellbildung in den Lebenswissenschaften aus. Im Jahr 2022 werden beide Preise an Dr. Artur Schneider für seine Doktorarbeit zum Thema „Toolbox for the Analysis of Motor Dynamics during Unrestrained Behavior“ verliehen.
Bewegung ist unser wichtigstes Mittel, um mit unserer Umwelt zu interagieren. Um die der Bewegung zugrunde liegenden neuronalen Prozesse zu untersuchen, verfolgen Neurowissenschaftler häufig den reduktionistischen Ansatz, das untersuchte Verhalten auf einige wenige kontrollierbare Faktoren zu reduzieren. Dies schränkt jedoch auch unsere Fähigkeit ein, die natürliche Dynamik der Bewegung zu verstehen. Daher gibt es in den Neurowissenschaften ein Bestreben, neuronale Prozesse in natürlicheren Umgebungen und unter freien Bewegungsbedingungen zu untersuchen. Darüber hinaus wurden viele wissenschaftliche Instrumente für die Elektrophysiologie und die optogenetische Modulation ursprünglich für akute Experimente entwickelt und müssen nun für den chronischen, frei beweglichen Einsatz angepasst werden.
In seiner Arbeit hat Artur Schneider mehrere komplementäre Instrumente entwickelt, um neuronale Prozesse zu untersuchen. Neben der Entwicklung und Charakterisierung verschiedener multifunktionaler Techniken zur Kombination von Elektrophysiologie und Optogenetik hat Dr. Schneider eine neuartige Methode zur virtuellen Kopffixierung erarbeitet, welche auf dem ebenfalls neuentwickelten Trackingsystem FreiPose basiert. Mittels dieser Entwicklungen konnte er zeigen, dass ein wesentlich größerer Teil der Neuronen im motorischen Kortex auf Bewegungen der vorderen Extremitäten abgestimmt ist, als ursprünglich beschrieben. Diese Abstimmung wurde zuvor durch den Einfluss der Körperhaltungsinformationen überdeckt.
In seiner Arbeit kam er zu dem Schluss, dass die Messung der Bewegungen ohne Einschränkungen ein wesentlicher Schritt zum Verständnis der zugrunde liegenden neuronalen Dynamik ist. Wenn genaue Beschreibungen des laufenden Verhaltens in Computermodelle der neuronalen Aktivität einbezogen werden, können Motive der neuronalen Populationsaktivität, die mit der sensomotorischen Integration und der Entscheidungsfindung zusammenhängen, extrahiert werden.
Über den Preisträger: Artur Schneider hat seine Arbeit im Labor und unter der Betreuung von Prof. Ilka Diester angefertigt (https://www.optophysiology.uni-freiburg.de/).
Artur Schneider hat nach seiner Promotion am 30. September 2022 eine Postdoktorandenstelle im Labor von Prof. Diester angetreten und arbeitet nun mit seinen neuen Methoden an den neuronalen Grundlagen flexiblen Verhaltens im präfrontalen Kortex. Dieses Projekt ist Teil der DFG Forschungsgruppe 5159 mit dem Titel „Resolving prefrontal flexibility“.