In einer Raumzeit gibt es eine Zeit- und mehrere Raumdimensionen. In der für uns erlebbaren Welt gibt es genau drei Raumdimensionen. Nun spricht in der Differentialgeometrie nichts dagegen, auch Mannigfaltigkeiten mit mehreren Zeitdimensionen zu betrachten. In diesem Projekt geht es um algebraische Strukturen, insbesondere die Gruppe SO(p,q), die die Dynamiken und die Geometrie von solchen sogenannten pseudo-Riemannschen hyperbolischen Räumen mit mindestens einer Zeitdimension beschreiben.

Einzelne magnetische Moleküle können als Bausteine für neue künstliche Spin-Systeme verwendet werden, welche für die Quanteninformationsverarbeitung interessant sind. Wir verwenden Rastertunnelmikroskopie (RTM) in Kombination mit Elektronenspinresonanz (ESR) um solche Spin-Systeme auf einer Oberfläche zu konstruieren und zu untersuchen. Dies ermöglicht die Untersuchung grundlegender Spin-Eigenschaften auf atomarer Skala und das Erforschen magnetischer Phänomene in Multi-Spin-Systemen.

In Zusammenarbeit mit dem LV Prasad Eye Institute untersuchen wir die Wiederherstellung der Sehkraft bei Personen, die aufgrund von Katarakten vorübergehend erblindet sind, um die neuronalen Mechanismen sensibler Phasen der Gehirnentwicklung zu erforschen. Genauer gesagt untersuchen wir höhere kortikale Repräsentationen und ob und wie sie entstehen, wenn der visuelle Input verzögert eintrifft, z. B. nicht vor der Mitte der Kindheit. Das vorliegende Dissertationsprojekt wird sich auf Objektrepräsentationen konzentrieren und darauf, wie diese im Zusammenspiel mit anderen visuellen Bereichen entstehen. Wir erwarten ein besseres Verständnis dafür, wie frühe Erfahrungen die Konnektivität des Gehirns im Erwachsenenalter prägen.

Die Alzheimer-Krankheit (AD) hat eine multifaktorielle Ätiologie, die unter anderem eine vaskuläre Dysfunktion und eine aberrante Neuroimmunität umfasst. Unser Ziel ist es, das Gen ABI3 als mögliche Verbindung zwischen diesen beiden Aspekten der Alzheimer-Pathophysiologie zu untersuchen. Mithilfe transgener Mausmodelle und einer Kombination aus biochemischen, immunhistochemischen und In-vivo-Bildgebungsverfahren werden wir untersuchen, wie sich die AD-Risikovariante S209F ABI3 auf die Neurodegeneration, die Immunkompetenz und die Gefäßdynamik auswirkt.

Seltene genetische Störungen führen zu einer unzureichenden Produktion von Blutzellen, die häufig tödlich verlaufen und am häufigsten bei Kleinkindern auftreten. Diese Krankheiten sind in erster Linie monogen, d. h., sie werden durch den Funktionsverlust eines einzigen Gens verursacht. Um die Auswirkungen dieses Funktionsverlustes zu untersuchen, wird in meinem Projekt versucht, ihn außerhalb des menschlichen Körpers nachzuahmen, und zwar in menschlichen Knochenmarkorganoiden (BMOs). Durch die Untersuchung von BMOs sollen kritische Faktoren identifiziert werden, die zum Versagen des Knochenmarks beitragen, und diese Informationen schließlich zur Entwicklung neuer diagnostischer Methoden genutzt werden.

Sternhaufen galten lange als Objekte, deren Sterne alle das gleiche Alter und die gleichen chemischen Häufigkeiten haben. Die überraschende Entdeckung multipler Sternpopulationen in Sternhaufen ist bislang unerklärt. Anhand von schnell rotierenden massereichen Emissionsliniensternen werde ich untersuchen, ob rotationsbedingte Durchmischung eine plausible Ursache sein könnte. Außerdem werde ich prüfen, ob gewisse leichte Elemente tatsächlich brauchbare Anzeiger multipler Populationen sind.

DNA-Nanoröhrchen werden in der synthetischen Bottom-up Biologie häufig als Nachahmung von Zytoskelettfilamenten verwendet. Mit Hilfe eines synthetischen starPEG-Konstrukts, das als Vernetzer fungiert, gelingt es uns, die nur wenige Nanometer dicken DNA-Nanoröhrchen zu bündeln. In der Masse organisieren sie sich selbst zu Ringen im Mikrometerbereich. Wir erreichen, dass sie sich bei Temperaturerhöhung oder in Anwesenheit von Verdrängermolekülen wie Dextran zusammenziehen (in Zusammenarbeit mit der Gruppe Kierfeld, TU Dortmund).

Galaxien sind von einer mannigfaltigen und komplexen Atmosphäre umgeben – dem zirkumgalaktischen Medium (CGM). Um ein selbstkonsistentes Modell für die Entwicklung von Galaxien entwickeln zu können ist es unabdingbar, dass wir die Prozesse verstehen, die im CGM ablaufen. Aus diesem Grund wollen wir mit Hilfe von numerischen Simulationen das Gas innerhalb von Galaxienhaufen untersuchen und ungeklärten Fragen auf den Grund gehen. Wir werden die bereits existierende kosmologische, state-of-the-art Simulation IllustrisTNG analysieren und des weiteren neue Arten von Simulationen entwickeln.

Die meisten Tiere weisen eine bilaterale Symmetrie auf, aber auch asymmetrische Merkmale haben sich wiederholt in verschiedenen taxonomischen Gruppen entwickelt. Allerdings sind die genetischen Mechanismen, welche zu solchen Variationen von asymmetrischen Merkmalen führen, immer noch unklar. Wir werden den schuppenfressenden Fisch, Perissodus microlepis, verwenden, um die genetischen Grundlagen der außergewöhnlichen morphologischen und verhaltensbezogenen Asymmetrie zu analysieren. Diese Studie wird wichtige Einblicke in das mechanistische Fundament von asymmetrischen Entwicklungen und den Ursprung evolutionärer Neuartigkeit liefern.

Stark emotionale Erinnerungen werden separat verarbeitet. Bei negativen Erfahrungen kann das zu maladaptiver Gedächtnisbildung führen, die affektive Störungen begünstigen kann. Dieses Projekt soll unser Verständnis adaptiver und maladaptiver Gedächtnisprozesse verbessern. Wir werden Gehirnaktivität bei Aufgaben analysieren, die maladaptive Gedächtnissymptome imitieren. Dadurch hoffen wir, Ansatzpunkte für Behandlungen zu finden, die maladaptive Gedächtnisprozesse hemmen.