AG Systemische Neurowissenschaften und Psychische Gesundheit (Kelsch)

Leitung

Univ.-Prof. Dr. med. Wolfgang Kelsch

Univ.-Prof. Dr. med. Wolfgang Kelsch

Leitender Oberarzt
Leitung AG Systemische Neurowissenschaften

Facharzt für Psychiatrie und Psychotherapie

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler

  • Mirko Articus MD
  • Sven Berberich PhD
  • Julia Lebedova PhD
  • Corentin Nelias PhD
  • Max Scheller MD
  • David Wolf MD

Doktorandinnen und Doktoranden

  • Sarah Ghanayem
  • Laura Haenschke
  • Danae Nikolantonaki
  • Matteo Pizzinga
  • Walter Canedo Riedel
  • Eda Turgut
  • Michele Valla

Lab Manager

  • Michal Adveev

Arbeitsgruppe Komplexe Systeme in der Psychiatrie
Leiter

  • PD Dr. Jonathan R. Reinwald

DFG-Mercator-Fellow

  • Prof. Dr. Eleonora Russo 

Forschungsschwerpunkte

Sozialer Stress und Resilienz

Sozialer Stress ist einer der Hauptfaktoren für das Auftreten depressiver Episoden. Individuen reagieren jedoch ganz unterschiedlich auf Stressoren. Die zugrundeliegenden neuronalen Mechanismen sind nur sehr bedingt verstanden, die individuelle Resilienz für Stress bestimmen. Dabei scheinen vor allem Faktoren wie sozialer Status eine entscheidende Rolle zu spielen.
Diese Fragestellungen können nur in sozialem Kontext und longitudinal untersucht werden. Wir haben hierzu ein neuartiges System entwickelt, in dem wir hochdimensional individuelles Sozialverhalten und Belohnungslernen in Mauskolonien ohne Eingriff des Untersuchers longitudinal im Sinne der 3R untersuchen und mit computationaler Modellierung Zusammenhänge erkennen. Insbesondere untersuchen wir den Einfluss genetischer Polymorphismen und mögliche individualisierte Verhaltens- und pharmakologische Interventionen. 

Neuronale Mechanismen der Sozialen Gedächtnisses

Hier untersuchen wir die fundamentale Frage, wie wir andere Individuen erinnern und diesen Erinnerungen entweder positive oder aversive Bewertungen zuschreiben. Wir konnten unter anderem erstmals zeigen, über welche Mechanismen Oxytocin in Netzwerken sozialen Reizverarbeitung das Erinnerungen an andere Individuen verbessert. Um diese Fragen zu beantworten, nutzen wir neurophysiologische Netzwerkableitungen in transgenen Mäusen und neuentwickelten funktionelle MRT Techniken, um Dynamiken der Hirnaktivität und Mechanismen zu entdecken, die dazu beitragen, neue Therapien zu entwickeln.

Bewertungen und Vorhersagefehler

Umweltreizen müssen Bewertungen zugeschrieben werden, um korrekte Entscheidungen zu treffen. Diese Prozesse sind in schweren psychiatrischen Störungen im Kern beeinträchtigt.  Wir untersuchen mit hochdimensionalen Netzwerkableitungen, funktioneller MRT, computationaler Modellierung und Genetik in Mäusen wie in im Hirn weitverteilten, aber direkt interagierenden Netzwerken durch Reinforcement Learning Umweltreizen Werte zugeschrieben werden. Diese Erkenntnisse werden dann in komplexen Szenarien sozialer Interaktion wieder aufgegriffen.

Förderung

  • Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
  • Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Ausgewählte eingeladene Vorträge

  • 2026 Cold Spring Harbor Meeting ‘Neuronal Circuits’, USA
  • 2025 Gordon Conference ‘Neuromodulation‘, Schweiz
  • 2025 DGPPN Symposium ‘Aggression‘, Berlin
  • 2024 AChemS Meeting, USA
  • 2024 Cold Spring Harbor Meeting ‘Neuronal Circuits’, USA
  • 2022 AGNP Symposium, Berlin
  • 2021 AChemS Meeting, USA
  • 2020 FENS Meeting, Glasgow
  • 2019 WCNH Meeting, Rehovot, Israel
  • 2018 ECRO Symposium, Würzburg
  • 2018 Majorana Foundation Workshop ‘Oxytocin’, Italy
  • 2018 AChemS Meeting, USA
  • 2018 The Social Brain Symposium, Tsukuba, Japan
  • 2016 Cold Spring Harbor Meeting ‘Neuronal Circuits’, USA
  • 2015 Cold Spring Harbor Meeting ‘Wiring the brain’, USA
  • 2011 Keystone Meeting ‘Adult Neurogenesis’, USA
  • 2008 Cold Spring Harbor Meeting ‘Neuronal Circuits’, USA
  • 2007 Gordon Conference ‘Inhibition in the CNS’, USA

Ausgewählte Publikationen

  • Lo H, Riedel WC, Tantirigama MLS, Schoenherr A, Moreno Velasquez L, Faiss L, Kumar A, Hakus A, Rost BR, Larkum ME, Judkewitz B, Stumpenhorst K, Rivalan M, Winter Y, Russo E, Kelsch W, Schmitz D, Johenning FW (2025) Feeding-induced olfactory cortex suppression reduces satiation. Neuron. 113:2856-2871.
  • Wolf D, Hartig R, Zhuo Y, Scheller MF, Articus M, Moor M, Grinevich V, Linster C, Russo E, Weber-Fahr W, Reinwald JR, Kelsch W (2024) Oxytocin induces the formation of distinctive cortical representations and cognitions biased toward familiar mice. Nature Communications 15:6274
  • Wolf D, Oettl LL, Winkelmeier L, Linster C, Kelsch W (2024) Anterior Olfactory Cortices Differentially Transform Bottom-Up Odor Signals to Produce Inverse Top-Down Outputs. J. of Neuroscience. 44:e0231242024.
  • Winkelmeier L, Filosa C, Hartig R, Scheller M, Sack M, Reinwald JR, Becker R, Wolf D, Gerchen MF, Sartorius A, Meyer-Lindenberg A, Weber-Fahr W, Clemm von Hohenberg C, Russo E, Kelsch W (2022) Striatal hub of dynamic and stabilized prediction coding in forebrain networks for olfactory reinforcement learning. Nature Communications. 13:3305.
  • Eltokhi A, Gonzalez-Lozano MA, Oettl LL, Rozov A, Pitzer C, Röth R, Berkel S, Hüser M, Harten A, Kelsch W, Smit AB, Rappold GA, Sprengel R (2021) Imbalanced post- and extrasynaptic SHANK2A functions during development affect social behavior in SHANK2-mediated neuropsychiatric disorders. Molecular Psychiatry. 26:6482-6504.
  • Oettl LL, Scheller M, Filosa C, Wieland S, Haag F, Loeb C, Durstewitz D, Shusterman R, Russo E, Kelsch W (2020) Phasic dopamine reinforces distinct striatal stimulus encoding in the olfactory tubercle driving dopaminergic reward prediction. Nature Communications 11:3460.
  • Oettl LL, Ravi R, Schneider M, Scheller M, Schneider P, Mitre M, Froemke RC, Chao MV, Young WS, Meyer-Lindenberg A, Grinevich V, Shusterman, Kelsch W (2016) Oxytocin enhances social recognition by modulating cortical control of early olfactory processing. Neuron 90:609-21.
  • Wieland S, Dan D, Oswald M, Parlato R, Köhr G, Kelsch W (2014) Phasic Dopaminergic activity exert fast control of cholinergic interneuron firing by sequential NMDA, D2 and D1 receptor activation. J. of Neuroscience. 34:11549-59.
  • Lin, CW, Sim S, Ainsworth A, Okada M, Kelsch W, Lois C (2010). Genetically increased cell-intrinsic excitability enhances neuronal integration into adult brain circuits. Neuron. 65, 32–39.
  • Kelsch W, Sim S, Lois C (2010) Watching Synaptogenesis in the Adult Brain. Ann Rev Neurosci 33:131-149.