Zwei ERC Starting Grants für Prof. Dr. Danijela Gregurec und Prof. Dr. Anna Nelles

Sensory Sciences und Neutrino-Forschung

Förderungen des European Research Council (ERC; Europäischer Forschungsrat) sind hart umkämpft. Sie zu erhalten, gibt der Forschung der ausgezeichneten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler durch die hohen Fördersummen von bis zu 1,5 Millionen Euro über 5 Jahre nicht nur neuen Schwung – sie zeichnet die Geförderten ebenso also Spitzenforschende auf ihren Gebieten aus. Zu den fünf Preisträgerinnen und Preisträger der FAU zählen auch Juniorprofessorin Dr. Danijela Gregurec, Professur für Sensory Sciences am Department Chemie und Pharmazie, und Prof. Dr. Anna Nelles, Professorin für Experimentelle Astroteilchenphysik.

Bimodale Neuromodulation ermöglicht Lesen und Schreiben im Gehirn

Neurodegenerative Krankheiten und neurologische Dysfunktionen wie Depression, Parkinson oder Demenz betreffen immer größere Teile unserer Gesellschaft. Für ihre erfolgreiche Behandlung bedarf es innovativer Ansätze im Bereich der Neurowissenschaften. Bisher basiert Neuromodulation in der Regel auf chronisch implantierter makroskopischer Hardware, die zahlreiche Sicherheitsbedenken aufwirft, häufig unter mangelnder Präzision leidet und keinen Zugang zu tieferliegenden Hirnregionen ermöglicht.

Hier setzt das ERC Starting Grant-Projekt BRAINMASTER von Prof. Dr. Danijela Gregurec an: Ihr Ziel ist, eine innovative bimodale, drahtlose, minimal-invasive Technologie zur neuronalen Modulation zu entwickeln, mit der neurologische Erkrankungen räumlich und zeitlich präzise behandelt werden können. Kernstück des Projekts sind funktionelle magnetische Nanopartikel, die mithilfe fokussierten Ultraschalls und externer Magnetfelder zielgerichtet im Gehirn platziert und angesteuert werden können. Durch bildgebende Magnetresonanztomographie wird die neuronale Reaktion in Echtzeit analysiert. Die bimodale Funktionsweise ermöglicht zellspezifische Stimulation und gleichzeitige Analyse neuronaler Aktivität. Damit wird BRAINMASTER eine kabellose Neuromodulation ohne implantierte Hardware ermöglichen, die neuronale Inaktivität auf zellulärer Ebene detektieren und innerhalb von Millisekunden die passende therapeutische Stimulation betroffener Hirnareale bewirken kann. Gregurec und ihr Team entwickeln damit die erste intuitive Schnittstelle zwischen dem Tiefenhirn und einem technischen System, um mögliches kognitives Training und Therapien für Entwicklungs-, neurodegenerative und mentale Störungen zu erleichtern.

Seit Ende 2020 ist Danijela Gregurec Professorin für Sensory Sciences an der FAU. Sie ist eine der Pionierinnen auf dem Gebiet der magnetischen drahtlosen Neuromodulation. Prof. Dr. Danijela Gregurec studierte Angewandte Chemie an der Universität von Zagreb, Kroatien. Sie forschte im Bereich Molekularbiologie und Biomedizin am Centro de Investigación Cooperativa en Biomateriales (CIC biomaGUNE) in San Sebastian, Spanien, wo sie 2016 promoviert wurde. Anschließend wechselte sie an das Massachusetts Institute of Technology (MIT, Cambridge), wo sie im Forschungslabor für Elektronik und am McGovern Institute for Brain Research arbeitete.

Auf der Suche nach kosmischen Neutrinos

Prof. Dr. Anna Nelles, die an der FAU als Professorin für Experimentelle Astroteilchenphysik forscht und gleichzeitig als Wissenschaftlerin am Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY in Zeuthen (Host Institution für den ERC Grant) tätig ist, baut auf Grönland ein Netzwerk von Radioantennen auf, um damit extrem energiereiche Neutrinos aus dem Weltall zu belauschen. Neutrinos sind flüchtige Elementarteilchen, die sich von nahezu nichts aufhalten lassen. Sie durchqueren ungehindert Wände, Planeten und ganze Galaxien und erreichen uns daher aus den fernsten Winkeln des Kosmos und aus dem Zentrum extremer Prozesse wie etwa Supernova-Explosionen von Sternen oder aus den Staubscheiben um Schwarze Löcher. Manche dieser Teilchen haben so viel Energie wie ein scharf geschmetterter Tischtennisball. Versuche haben gezeigt, dass die schnellen Neutrinos auf ihrem Weg durch die Atmosphäre sowie den grönländischen Eisschild Radiowellen hinterlassen, die sich mit Spezialantennen auffangen lassen.

„Die Entdeckung von Neutrinos mit extremen Energien verspricht neue Erkenntnisse sowohl in der Astrophysik als auch in der Teilchenphysik bei Energien weit jenseits solcher, die sich mit irdischen Teilchenbeschleunigern erreichen lassen“, erläutert Nelles. „Wir hoffen, mit solchen Beobachtungen neue Quellen extrem energiereicher kosmischer Strahlung zu enthüllen und die Ausbreitung dieser Teilchen im All besser zu verstehen.“ Das „Radio Neutrino Observatory – Greenland“ RNO-G wird die erste große Anlage ihrer Art und soll bis 2026 auf 35 Stationen ausgebaut werden. Aufbau und Betrieb werden von Nelles und Kollegen aus den USA und Belgien geleitet.

Dr. Anna Nelles ist seit 2019 Professorin für Experimentelle Astroteilchenphysik, insbesondere Radionachweis von Neutrinos, an der FAU; gleichzeitig arbeitet sie als Wissenschaftlerin am DESY in Zeuthen. Nelles hat an der RWTH Aachen Physik sowie Wirtschaftswissenschaften (MBA) studiert , bevor sie an der Universität Nimwegen, Niederlande, in Physik promoviert hat. Anschließend ging sie 2015 als Postdoc an die University of California. Ihre letzte Station vor der FAU war die einer Emmy-Noether-Gruppenleiterin an der Humboldt-Universität zu Berlin.

Kontakt:

Prof. Dr. Danijela Gregurec
danijela.gregurec@fau.de

Prof. Dr. Anna Nelles
anna.nelles@fau.de