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Im Mittelpunkt der Forschungsthematik des Instituts für Physiologie steht die Untersuchung der Kommunikation zwischen Nervenzellen an Synapsen. Das Verstehen der Funktion dieser zellulären Schaltstellen ist der Schlüssel zum Verständnis jeder höheren Funktion des Nervensystems: Das Speichern von Gedächtnisinhalten, das Erinnern daran und die kreative Verknüpfung bestehender Gedächtnisinhalte zu neuen Gedanken beruhen auf der Funktion von Synapsen. Hierfür werden isolierte Nervenzellen und Hirnschnitte von Mäusen und Ratten mithilfe elektrophysiologischer, mikroskopischer und molekularbiologischer Methoden "live" untersucht. Die beim Menschen mit Methoden wie EEG, MEG, PET und fMRT messbaren Signale der Hirn-Aktivität sind im Hinblick auf die räumliche und zeitliche Auflösung den o.g. Messungen unterlegen. Nur eine Kombination zellulärer Neuro-Forschung am Tiermodell und nicht-invasiver Messverfahren am Menschen kann zum tieferen Verständnis der Gehirnfunktion des Menschen führen.