NGFN-PLUS

Mathematische Modellierung und Analyse

Leitung:    Dr. Franziska Matthäus
Institut: Interdisziplinäres Zentrum für wissenschaftliches Rechnen
Homepage: www.iwr.uni-heidelberg.de/groups
Gegenstand dieses Projektes ist die mathematische Modellierung und Analyse von Prozessen, die in der Entwicklung von Alkoholabhängigkeit und dessen Behandlung involviert sind. Wir interessieren uns hierbei für verschiedene Ebenen, von Trinkverhalten bei Tieren, über chemisch-physiologische Prozesse im Gehirn, bis hin zur Mikroskala des Zusammenspiels verschiedener Gene.
Auf der Verhaltensebene betrachten wir  das Trinkverhalten von Tieren, deren Wasser- und Alkoholkonsum von unseren experimentellen Partnern am ZI Mannheim mit sehr hoher Zeitauflösung gemessen wird. Die resultierenden Zeitreihen werden analysiert, spezifische Muster im Trinkverhalten identifiziert, und diese mit dem Auftreten einer späteren Alkoholsucht korreliert. Die Ergebnisse dieses Projektes ermöglichen es, das Risiko einer Alkoholsucht bereits im frühen Stadium aus dem Trinkmuster abschätzen zu können, und klassische Veränderungen im Trinkmuster im Laufe der Entwicklung einer Alkoholsucht gut zu charakterisieren.
In einem weiteren Teilprojekt wird ein Modell der Neurochemie des Gehirns entwickelt, welches auch die Kopplung von Chemie mit elektrischer Signalverarbeitung im Gehirn beschreibt. Mit Hilfe dieses Modells wird der Einfluss von Alkohol auf die Dynamik der Neurotransmitter-Konzentration simuliert. Von besonderem Interesse ist hierbei die Rolle von Glutamat und die Simulation möglicher Therapieansätze.
Auf der Mikroskala untersuchen wir das Netzwerk genregulatorischer Wechselwirkungen, und zwar speziell von Genen die mit Alkoholabhängigkeit in Verbindung stehen. Die Analyse des Netzwerkes hilft dabei, die Schlüsselgene zu identifizieren, die als mögliche Angriffsziele für eine Sucht-Therapie in Frage kommen.
Weitere Teilprojektleiter: