Systems Neuroscience of Learning and Memory

Prof. Dr. Anton Sirota

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Prof. Dr. Anton Sirota

Raum D01.047B

Anton Sirota im Bernstein Center for Computational Neuroscience

Anton Sirota in der GSN

Wir erforschen Lernen, Gedächtnis und räumliche Navigation in Hippocampus und Kortex, indem wir neuronale Populationsaktivität, Netzwerkdynamik und quantitative Verhaltensanalyse verbinden.

Systems Neuroscience of Learning and Memory

Unsere Forschung konzentriert sich auf die systemische Neurobiologie des Lernens und des Gedächtnisses. Wir untersuchen, wie Informationen während des Lernens und dessen Konsolidierung während des Schlafs in den neuronalen Netzen des Neokortex und des Hippocampus repräsentiert und weitergegeben werden.

Wir nähern uns dieser Frage auf drei miteinander verbundenen Ebenen: neuronale Populationsaktivität, Netzwerkdynamik und natürliches Verhalten bei Nagetieren. Mithilfe vieler lokaler und großflächiger translaminarer und transregionaler extrazellulärer elektrischer Ableitungen, in Kombination mit verschiedenen quantitativen Analyseansätzen untersuchen wir räumlich-zeitliche Oszillationsdynamiken über viele Größenordnungen hinweg, decken funktionale Aktivitätsmuster neuronaler Populationen auf und setzen diese in Beziehung zum Verhalten. Letztendlich ist es unser Ziel, die dynamischen Mechanismen des neuronalen Systems aufzudecken, die die Gedächtnisbildung, -konsolidierung und den Gedächtnisabruf unterstützen.

Methoden und Ansätze

Wir verwenden modernste Elektroden mit vielen Kanälen, um extrazellulär die neuronale Aktivität in mehreren kortikalen Bereichen abzuleiten, während sich Nagetiere frei bewegen. Unser Labor entwickelt und wendet sowohl naturalistische als auch computergesteuerte Verhaltensparadigmen an, darunter frei bewegliche virtuelle Realität, sowie 3D-Tracking-Methoden, die eine quantitative Segmentierung und präzise experimentelle Kontrolle des Verhaltens ermöglichen. Wir kombinieren fortschrittliche Signalverarbeitung, multivariate Statistik und maschinelles Lernen, um die neuronale Populationsaktivität, Netzwerkoszillationen und Verhaltensdynamiken quantitativ zu charakterisieren. Um kausale Zusammenhänge zwischen neuronaler Aktivität und Verhalten aufzudecken, setzen wir optogenetische Stimulation, elektrische Stimulation und pharmakologische Manipulationen ein. In Zusammenarbeit mit Partnern aus dem Ingenieurswesen entwerfen und entwickeln wir außerdem neuartige Sensortechnologien für die neuronale Aufzeichnung der nächsten Generation.

Veröffentlichungen:

Ausgewählte Veröffentlichungen:

Meyerolbersleben, L., Sirota A.*, Busse L.* (2025) Anatomically resolved oscillatory bursts reveal dynamic motifs of thalamocortical activity during naturalistic stimulus viewing. Neuron, Volume 113, Issue 13, 2196 - 2214.e6. (* corresponding authors)

Fernandez-Ruiz A, Sirota A, Lopes-dos-Santos V, Dupret D. (2023) Over and above frequency: Gamma oscillations as units of neural circuit operations. Neuron 111 (7), 936-953.

Karalis, N., Sirota, A. (2022) Breathing coordinates cortico-hippocampal dynamics in mice during offline states. Nat Commun 13, 467.

Karalis N, Dejean C, Chaudun F, Khoder S, Rozeske R, Wurtz H, Bagur S, Benchenane K, Sirota A, Courtin J, Herry C (2016). 4-Hz oscillations synchronize prefrontal–amygdala circuits during fear behaviour. Nature Neuroscience, 535(7612): 420-4.

Minlebaev M, Colonnese M, Tsintsadze T, Sirota A*, Khazipov R* (2011) Early Gamma Oscillations Synchronize Developing Thalamus and Cortex. Science, 334(6053):226-9. (*equally contributed)

Sämtliche Veröffentlichungen finden Sie hier:

Alumni: