Prof. Dr. Michael Brecht

Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE)
c/o Humboldt-Universität zu Berlin
Tierphysiologie, Systemneurobiologie und Neural Computation

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10115 Berlin


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Ausgewählte Publikationen

Margrie TW, Meyer AH, Caputi A, Monyer H, Hasan MT, Schaefer AT, Denk W, Brecht M (2003) Targeted whole-cell recordings in the mammalian brain in vivo. Neuron 39(6):911-8.  

Brecht M, Schneider M, Sakmann B, Margrie TW (2004) Whisker movements evoked by stimulation of single pyramidal cells in rat motor cortex. Nature 427(6976):704-10.  

Feldman D, Brecht M (2005) Map plasticity in somatosensory cortex. Science 310(5749):810-5. 

Lee AK, Manns ID, Sakmann B, Brecht M (2006) Whole-cell recordings in freely moving rats. Neuron 51(4):399-407. 

Anjum F, Turni H, Mulder PG, van der Burg J, Brecht M (2006) Tactile guidance of prey capture in Etruscan shrews. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA 103(44):16544-9.  

Houweling A, Brecht M (2008) Behavioural report of single neuron stimulation in somatosensory cortex. Nature 451(7174):65-8. 

Epsztein J, Lee AK, Chorev E, Brecht M (2010) Impact of spikelets on hippocampal CA1 pyramidal cell activity during spatial exploration. Science 327(5964):474-7. 

Burgalossi A, Herfst L, von Heimendahl M, Förste H, Haskic K, Schmidt M, Brecht M (2011) Microcircuits of functionally identified neurons in the rat medial entorhinal cortex. Neuron 70(4):773-86. 

Epsztein J, Brecht M, Lee AK (2011) Intracellular determinants of hippocampal CA1 place and silent cell activity in a novel environment. Neuron 70(1):109-20. 

Tang Q, Burgalossi A, Ebbesen CL, Ray S, Naumann R, Schmidt H, Spicher D, Brecht M (2014) Pyramidal and stellate cell-specificity of grid and border representations in layer 2 of medial entorhinal cortex. Neuron 84(6):1191-7. 

Doron G, von Heimendahl M, Schlattmann P, Houweling AR, Brecht M (2014): Spiking irregularity and frequency modulate the behavioral report of single-neuron stimulation. Neuron 81(3):653-63. 

Ray S, Naumann R, Burgalossi A, Tang Q, Schmidt H, Brecht M (2014): Grid-layout and theta-modulation of layer 2 pyramidal neurons in medial entorhinal cortex. Science 343(6173):891-6. 

Lenschow C, Brecht M (2015) Barrel cortex membrane potential dynamics in social touch. Neuron 85(4):718-25.

Lenschow C, Copley S, Gardiner JM, Talbot ZN, Vitenzon A, Brecht M (2016) Sexually Monomorphic Maps and Dimorphic Responses in Rat Genital Cortex. Current Biology 26(1):106-13.

Curriculum Vitae

Michael Brecht studierte Biochemie und Biologie an der Universität Tübingen und führte seine Diplomarbeit am Keck Center for Integrative Neuroscience der University of California San Francisco durch. Anschließend untersuchte er bei Prof. Dr. Wolf Singer am MPI für Hirnforschung (Frankfurt am Main) im Rahmen seiner Doktorarbeit Fragen der zeitlichen Codierung, und wurde dafür 1998 mit "summa cum laude" promoviert. Von 1999 bis 2004 leitete er eine unabhängige Forschungsgruppe in der Abteilung von Prof. Dr. Bert Sakmann am MPI für medizinische Forschung in Heidelberg, habilitierte sich 2004 und wurde im gleichen Jahr Assistant Professor im Neuroscience Department des Medical Centers der Erasmus Universität Rotterdam. Seit 2006 ist er Professor für Tierphysiologie/Systemneurobiologie und Neural Computation an der Humboldt-Universität zu Berlin.  

Michael Brecht ist Pionier der „in vivo whole-cell“ Technik, mit der einzelne Nervenzellen im intakten Gehirn mit höchster Genauigkeit untersucht werden können, wobei die Analyse einzelner Neurone bei freilaufenden Nagetieren besonders eindruckvoll ist. In den vergangenen Jahren hat er dieses Verfahren weiter verfeinert und vereinfacht, so dass es jetzt auch sehr effizient zur Identifikation von Zellen aus freilaufenden Tieren eingesetzt werden kann. Für seine Pionierarbeit in der Neurobiologie erhielt er 2012 den renommierten Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis der DFG. In 2009 erhielt er den Advanced Investigator Grant des European Research Council.  

Michael Brecht ist seit 2007 Vorstandsmitglied des Exzellenzclusters NeuroCure. Er koordiniert das Bernstein Center for Computational Neuroscience Berlin seit 2008. Seit 2013 ist er außerdem an das DZNE Berlin angebunden.


Forschungsgebiete und Schwerpunkte

Der Schwerpunkt unserer Arbeit lag in den vergangenen Jahren auf der vergleichenden Analyse von neuronalen Netzwerken im entorhinalen Kortex mit Hauptaugenmerk auf dessen medialen bzw. kaudalen Bereich bei Nagern und Primaten. Das gewonnene Wissen über den entorhinalen Kortex wird helfen, die menschliche Gedächtnisbildung und ihre Defekte bei neurodegenerativen Krankheiten besser zu verstehen. 

Um die strukturierte Aktivität von Gitterzellen besser zu verstehen, vergleichen wir die Architektur der zweiten Schicht des medialen entorhinalen Kortex in fünf Säugetierarten (Etruskerspitzmäuse, Mäuse, Ratten, Nilflughunde und Menschen) und bilden so ca. 100 Millionen Jahre evolutionärer Vielfalt ab. Primäre Zelltypen in Schicht 2 lassen sich anhand ihrer Morphologie, Immunreaktivität und funktioneller Eigenschaften in Pyramiden- und Sternzellen unterteilen. In allen untersuchten Arten konnten wir Gruppierungen Calbindin-positiver (Cb+) Pyramidenzellen nachweisen und zeigen, dass diese Gruppen in einem periodischen Gitter strukturiert sind. In Mäusen und Ratten sind diese Cb+ Zellen cholinerg invertiert und folgen der Theta-Oszillation. Bei Nilflughunden und Menschen ist die Theta-Oszillation unterbrochen und die cholinerge Innervation scheint diese Cb+ Zellgruppen zu meiden. Im Menschen und bei Nagern überlagern Sternzellen die CB+ Pyramidenzellhaufen. Obwohl das Gehirn vom Menschen 20.000-fach größer als das einer Etruskerspitzmaus ist, finden wir nur etwa 10 mal mehr Cb+ Neurone pro Gruppierung. Diese relative Konstanz der Zellanzahl in den Cb+ Ansammlungen unterscheidet sich deutlich von anderen kortikalen Regionen, welche mit der Gehirngröße skaliert werden. Selektionsdruck scheint daher die Struktur des medialen bzw. kaudalen entorhinalen Kortex zu konservieren.

Zukünftige Arbeit und Perspektiven

In Zukunft werden wir weithin an der Verbindung zwischen Mikroschaltkreisen in Tieren, Architektur des Menschenhirns und neurodegenerativen Krankheiten arbeiten. Zuerst werden wir Veränderungen der Gitterzellnetzwerke im Tiermodell der Alzheimerkrankheit untersuchen. Um eventuelle Ergebnisse histologisch zu untermauern, planen wir Gewebeuntersuchungen von menschlichen Alzheimer Patienten. 

Zusätzlich möchten wir Mechanismen untersuchen, die zur Zellvielfalt im Nager- und Menschenhirn führt. In diesem Zusammenhang wollen wir Polyploidie als möglichen Faktor von Zellvielfalt untersuchen. Zusätzlich wollen wir Aneuploidie und dessen mögliche Rolle in neurodegenerativen Krankheiten erforschen.