Im Dezember 2013 wurde am Mannheimer Zentralinstitut für Seelische Gesundheit (ZI) die neue Forschungsabteilung „Theoretische Neurowissenschaften“ unter der Leitung von Prof. Dr. Daniel Durstewitz gegründet. Inhalt der Forschungsarbeit der Abteilung ist der neue wissenschaftliche Ansatz der computationalen Neurowissenschaften, der sich mit der Frage beschäftigt, über welche physiologischen Mechanismen und strukturellen Eigenschaften Informationen im Gehirn repräsentiert und verarbeitet werden.

Die Methoden der mathematischen Modellbildung und der Bioinformatik sind von rasant zunehmender Bedeutung in allen Bereichen der Lebenswissenschaften. Zum einen liegt dies an den umfangreichen, hoch-dimensionalen Datensätzen, die moderne experimentelle Erfassungsmethoden (wie z.B. funktionelle Bildgebung, Gen-weite Assoziationsstudien etc.) heute produzieren und die sich ohne fortgeschrittene mathematisch-statistische Verfahren nicht mehr geeignet auswerten lassen. Zum anderen lassen sich insbesondere die komplexen Informationsverarbeitungsvorgänge im Gehirn nicht ohne Rückgriff auf mathematisch-biophysikalische Modelle und Computersimulationen verstehen. Ein solches Verständnis ist nicht nur grundlagenwissenschaftlich, sondern auch für die medizinische Anwendung von größter Bedeutung, um neuartige Therapieformen zu entwickeln und damit gesellschaftlichen Herausforderungen (alternde Gesellschaft, Demenzerkrankungen, Zunahme depressiver Erkrankungen etc.) gerecht zu werden.

Die neu geschaffene Abteilung „Theoretische Neurowissenschaften“ wird sich mit der Entwicklung mathematischer Methoden für komplexe Datenanalysen als auch mit der mathematischen Modellierung von Hirnfunktionen und deren therapeutische Beeinflussung beschäftigen. Gehirne unterscheiden sich fundamental von üblichen Computern in der Art und Weise, in der sie Informationen verarbeiten und speichern. Anders als in Computern sind z.B. Algorithmen (Berechnungsvorschriften) über strukturelle – d.h. anatomische, morphologische und biophysikalische Eigenschaften – realisiert. Die klassische Unterscheidung zwischen Software und Hardware macht daher in Bezug auf das Gehirn nicht unbedingt Sinn, und ein Verständnis grundlegender physiologischer Prozesse und anatomischer Gegebenheiten ist unabdingbar, um die Realisation von Informationsverarbeitungsprozessen im Gehirn zu verstehen.

Prof. Durstewitz hatte im Oktober 2008 als Heisenberg-Stipendiat seine Arbeit am ZI aufgenommen und wurde im Juli 2010 auf die Heisenberg-Professur für Theoretische Neurowissenschaften an der Universität Heidelberg (zur Tätigkeit am ZI beurlaubt) berufen. Im gleichen Jahr war Prof. Durstewitz als Zentrumskoordinator maßgeblich an dem erfolgreichen Antrag für ein Bernstein Center for Computational Neuroscience (BCCN) beteiligt. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) finanziert das BCCN mit Fördermitteln in Höhe von rund 10 Millionen Euro für zunächst fünf Jahre. Im Mittelpunkt stehen die neuronalen Grundlagen höherer kognitiver Funktionen und ihre Störung bei psychiatrischen Erkrankungen (z.B. Schizophrenie, Depression) oder altersbedingten degenerativen Erscheinungen.

Beteiligt sind 16 Wissenschaftlerteams am ZI sowie an der Universität Heidelberg. Die Zwischenevaluation des BCCN Heidelberg – Mannheim im Mai 2013 verlief überaus positiv, mit einer besonderen Würdigung der wissenschaftlichen Leistung von Prof. Durstewitz (studierte Psychologie, Schwerpunkt Statistik und neuronale Netze, und Informatik an der TU Berlin. An der Ruhr-Universität Bochum promovierte er 1998 im Fachgebiet Neurowissenschaften zum Thema „Die dopaminerge Modulation von Arbeitsgedächtnisprozessen: Neurocomputationale Studien und Untersuchungen am Endhirn der Taube“. Von 1998 – 2000 arbeitete er im Salk Institute for Biological Studies, Computational Neurobiology Lab., La Jolla, USA, und von 2005 – 2008 am Centre for Theoretical and Computational Neuroscience, University of Plymouth, UK).