Die Sprache der Neuronen verstehen

Forschungsverbund Berlin zeichnet herausragende Dissertation aus

Dr. Tatiana Engel (27) erhält den Nachwuchswissenschaftlerinnen-Preis des Forschungsverbundes Berlin 2007. Die Jury des FVB zeichnet damit ihre herausragende Dissertation aus, die im Grenzgebiet zwischen statistischer Physik und Neurowissenschaft angesiedelt ist. In ihrer Doktorarbeit, vorgelegt an der Humboldt-Universität zu Berlin und mit summa cum laude bewertet, befasst sich die Preisträgerin mit der Signalübermittlung im Gehirn. Neuronen „feuern“ elektrische Ladungen ab und kommunizieren auf diese Weise in einem immensen Netzwerk. Zwar sind moderne Bild-gebende Verfahren mittlerweile in der Lage, solche Vorgänge sichtbar zu machen, doch die Interpretation der Daten ist ausgesprochen schwierig. Denn die Neuronen feuern sozusagen ständig; mal mehr, mal weniger. Was davon ist „Rauschen“ und was Signal?

An dieser Frage setzt die Dissertation mit einer mathematischen Analyse an. Der Titel der Arbeit lautet „Firing Statistics in Neurons as Non-Markovian First Passage Time Problem“. Tatiana Engel gelang es dabei, neue Methoden zur Auswertung von Aktivitätsmustern – Spike-Statistiken – im Gehirn herzuleiten. Unter Spikes verstehen die Experten die Zacken einer Kurve, die sich aus der gemessenen elektrischen Aktivität ergibt. Verstünde man, aus den Spikes zu lesen, wann Signale gegeben werden und wann nicht, so wäre das ein wichtiger Schritt zur Entschlüsselung der Sprache der Neuronen. Tatiana Engels Dissertation hilft nun genau dabei. Die von der gebürtigen Russin entwickelten stochastischen Verfahren helfen, die Signale aus dem Hirn besser als bisher zu interpretieren. Tatiana Engel konnte ihre Ergebnisse bereits mit Daten aus Versuchen an Ratten abgleichen. Die Resultate waren beeindruckend.

Das überzeugte nicht nur den Betreuer der Doktorarbeit, Prof. Lutz Schimansky-Geier, der die Dissertation mit summa cum laude bewertete, sondern auch die Jury des Lise-Meitner- Preises. Diese Auszeichnung vergibt die Vereinigung der Freunde und Förderer des Instituts für Physik regelmäßig für herausragende Abschlussarbeiten des jeweils letzten Studienjahres. Auch Prof. Anton Bovier aus dem Weierstraß-Institut für Angewandte Analysis und Stochastik (WIAS) im Forschungsverbund Berlin zeigte sich von Tatiana Engels Dissertation beeindruckt. In seinem Gutachten schreibt er, die Wissenschaftlerin verbinde „in vorbildlicher Weise Theorie und Anwendung“. Der weite Bogen von mathematischer Analyse bis zum Experiment sei für eine Doktorarbeit ungewöhnlich. Bovier: „Ich halte die Dissertation für exzellent.“

Zur Person der Preisträgerin

Dr. Tatiana A. Engel (geb. Verechtchaguina) ist 1980 in Russland geboren. Sie hat an der Moskauer Staatsuniversität ihr Physikdiplom mit Auszeichnung gemacht. Zuvor schon war sie als Stipendiatin der Humboldt-Universität zu Berlin für einen Gastaufenthalt an der HU. Nach ihrem Diplom begann sie 2003 eine Doktorarbeit am Institut für Physik der HU. Derzeit forscht sie in der Abteilung Theorie und Bio-Systeme am Max-Planck-Institut  für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Golm. Der Titel der ausgezeichneten Dissertation lautet: „Firing Statistics in Neurons as Non-Markovian First Passage Time Problem“.

Hintergrundinformation zum Nachwuchswissenschaftlerinnen-Preis

Der Nachwuchswissenschaftlerinnen-Preis des Forschungsverbundes Berlin e.V. (FVB) ist im Jahr 2001 erstmals vergeben worden. Mit der jährlichen Auszeichnung will der FVB besondere Leistungen junger Wissenschaftlerinnen würdigen. Damit möchte der Verbund dazu beitragen, der Forschungstätigkeit neue Impulse zu geben und den Anteil hervorragender Wissenschaftlerinnen in der Forschung zu erhöhen. Der Nachwuchswissenschaftlerinnen-Preis zeichnet eine herausragende Promotion in einem Forschungsgebiet aus, das von den Instituten des Forschungsverbundes Berlin bearbeitet wird. Die Arbeitsfelder der acht Institute liegen unter anderem in den Bereichen IuK-Technik, Strukturforschung, Optoelektronik und Laserforschung, Mikrosystemtechnik, Neue Materialien, Angewandte Mathematik, Molekulare Medizin und Biologie, Veterinärmedizin, Biotechnologie und Umweltforschung. Der Preis ist mit 3.000 Euro dotiert.