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PUBLIC RELEASE DATE: 2 Juni 2005

Von der Gedächtnisbildung im Schlaf zu neuartigen Bauteilen in der Physik

DFG bewilligt 16 neue Sonderforschungsbereiche

Acht der 16 Sonderforschungsbereiche, die die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) zum 1. Juli 2005 einrichtet, sind primr den Lebenswissenschaften zuzuordnen. Neben der Untersuchung zur Gedchtnisbildung im Schlaf stehen Entwicklungsstrungen im Nervensystem und die Immuntherapie im Fokus der Projekte. Zwei Sonderforschungsbereiche aus den Ingenieurwissenschaften wollen Bauteile mit neuartigen Eigenschaften entwickeln, unter anderem Produkte aus einem massiven Stck. Die primr naturwissenschaftlichen Sonderforschungsbereiche beschftigen sich beispielsweise mit molekularen Schaltprozessen, spektralen Strukturen in der Mathematik und Untersuchungen zur Quantenmaterie. Die DFG frdert nach den Beschlssen des zustndigen Bewilligungsausschusses vom 23. und 24. Mai 2005 damit an 59 Hochschulen insgesamt 269 Sonderforschungsbereiche, darunter 23 Transregio, das heit Sonderforschungsbereiche an mehreren Standorten, sowie 16 Transferbereiche, die durch Kooperation mit Anwendern Ergebnisse der Grundlagenforschung in die Praxis umsetzen. Darber hinaus wurden 26 Sonderforschungsbereiche fr eine weitere Frderperiode bewilligt, darunter vier aus dem Bereich der Geistes- und Sozialwissenschaften und den Ingenieurwissenschaften, acht sind naturwissenschaftlich orientiert und zehn sind primr den Lebenswissenschaften zuzuordnen. Die Frderungssumme fr 2005 beluft sich auf insgesamt rund 370 Millionen Euro.

Lebenswissenschaften

Der Mensch verbringt zirca ein Drittel seines Lebens im Schlaf. Bisherige Untersuchungen haben gezeigt, dass Schlaf fr die Gedchtnisbildung wichtig ist. Der neue Sonderforschungsbereich "Plastizitt und Schlaf" hat das Ziel, die plastischen Prozesse der Gedchtnisbildung whrend des Schlafes zu erforschen, die nicht nur fr unser kognitives Gedchtnis, sondern auch fr das Gedchtnis des Stoffwechsel- und Immunsystems eine Rolle spielen. Die Wissenschaftler von den Universitten Lbeck und Kiel sowie dem Forschungszentrum Borstel gehen davon aus, dass Gedchtnisprozesse in diesen drei unterschiedlichen Bereichen whrend des Schlafes gemeinsam durch ein bergeordnetes Regelungssystem kontrolliert werden und zumindest teilweise auch auf gleichen Mechanismen beruhen. Die Erkenntnisse sollen fr die Untersuchung ausgewhlter Patientengruppen auch direkt im klinischen Umfeld eingesetzt werden.
(Sprecher: Prof. Jan Born, Universittsklinikum Schleswig-Holstein)

Im Fokus der Untersuchungen des Sonderforschungsbereichs "Cells into Tissues: Stem Cell and Progenitor Commitment and Interactions during Tissue Formation" steht die Frage, wie Zellen Gewebe bilden und wie dieses erhalten werden kann. Die Forscher wollen die traditionell getrennten Disziplinen der Zell- und Entwicklungsbiologie, des Bioengineering und der Klinischen Medizin zusammenfhren, um langfristig neue therapeutische Anstze fr die regenerative Medizin zu entwickeln.
(Sprecher: Prof. Gerhard Ehninger, Technische Universitt Dresden)

Die hufigste Todesursache in den Industrielndern sind nach wie vor kardiovaskulre Erkrankungen, vor allem der Herzinfarkt, der durch die Ausbildung komplexer Gefvernderungen in den Herzgefen entsteht. Untersuchungen haben gezeigt, dass genetische Faktoren das individuelle Risiko dieser Erkrankungen wesentlich beeinflussen. Wichtig ist deshalb nicht nur die therapeutische, sondern auch die diagnostische Umsetzung dieser Erkenntnis in eine molekulare funktionelle Bildgebung. Im Vordergrund des Sonderforschungsbereichs "Molekulare kardiovaskulre Bildgebung (MoBil) - Von der Maus zum Menschen" steht die Entwicklung und Validierung von molekularen Methoden neuer bildgebender Verfahren und ihre Anwendung an charakteristischen Modellen von Herzgeferkrankungen.
(Sprecher: Prof. Otmar Schober, Westflische Wilhelms-Universitt Mnster)

Die Fortschritte der letzten beiden Jahrzehnte in Genetik und Molekularbiologie ermglichen es, die Entwicklung des Nervensystems und Strungen dieser Entwicklung auf einer neuen Ebene, der molekularen Ebene, zu untersuchen. Im Sonderforschungsbereich "Entwicklungsstrungen im Nervensystem" arbeiten Grundlagenwissenschaftler und Kinderrzte zusammen, um mit genetischen Analysen an Tieren die zellulren, biochemischen und neurophysiologischen Mechanismen zu untersuchen, die fr die Bildung unseres hoch entwickelten Nervensystems ntig sind und deren Fehler zu schwer wiegenden geistigen Behinderungen fhren knnen. Damit wendet sich der Sonderforschungsbereich einem hoch aktuellen Themenfeld zu und unternimmt gleichzeitig einen Brckenschlag zwischen molekularer und klinischer Forschung.
(Sprecher: Prof. Robert Nitsch, Freie Universitt Berlin)

Die Beeinflussung des menschlichen Immunsystems, zum einen zur Krebstherapie und zum anderen zur Behandlung von Autoimmunerkrankungen, ist eine der groen Herausforderungen der modernen Medizin. Erste greifbare klinische Erfolge auf diesem Gebiet nimmt der Sonderforschungsbereich "Immuntherapie: Von den molekularen Grundlagen zur klinischen Anwendung" zum Anlass, die molekularen Mechanismen zu erforschen, die sich zwischen den beteiligten Zellen abspielen. Daraus sollen Strategien zur Entwicklung effektiverer Therapien entwickelt werden. Zu den Forschungsschwerpunkten des Verbundes gehren die Therapie der Autoimmunkrankheiten Multiple Sklerose und rheumatoide Arthritis sowie einer Reihe von Krebsleiden wie Leukmien, Hautkrebs und gynkologische und urologische Tumoren.
(Sprecher: Prof. Hans-Georg Rammensee, Eberhard-Karls-Universitt Tbingen)

Allergien gehren mittlerweile zur Volkskrankheit in Deutschland, vor allem die Atemwegserkrankung Asthma. Trotz dieser starken Verbreitung in der Gesellschaft existieren nur unzureichende Prventionsmanahmen und Therapiekonzepte fr allergische Lungenerkrankungen. Im Transregio "Allergische Immunantworten der Lunge" wollen die Wissenschaftler von den Universitten Marburg, Lbeck und der Technische Universitt und Ludwig-Maximilians-Universitt Mnchen sowie vom Forschungszentrum Borstel ein naturwissenschaftliches Verstndnis der zellulren und molekularen Mechanismen entwickeln, das dann in neue Prventions- und Therapiekonzepte mnden soll. Von der Ausgangsbeobachtung, dass Kinder, die im lndlichen Milieu aufwachsen und dort ungefhrlichen Bakterien und Stuben ausgesetzt sind, weniger anfllig fr Allergien und Asthma sind, will der Verbund erforschen, wie Anflligkeit fr Allergien entsteht und welche zentrale Rolle Mechanismen der angeborenen Immunitt spielen.
(Sprecher: Prof. Harald Renz, Philipps-Universitt Marburg)

Erkrankungen des Blutgefsystems sind direkt oder indirekt die Ursache von zirca 70 Prozent der Todesflle beim Menschen. Dazu zhlen vor allem Erkrankungen wie Diabetes, Schlaganfall, Herzinfarkt oder Tumorerkrankungen. Bisher ist jedoch wenig ber die zellulren und molekularen Vernderungen der erkrankten Gefwand bekannt. Diesem Problem widmen sich Wissenschaftler der Universitten Frankfurt, Heidelberg, Freiburg sowie vom Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg im Transregio "Vascular Differentiation and Remodelling". Im Zentrum stehen Untersuchungen zu komplexen organotypischen Interaktionen der Zellen der Blutgefwand - ein Paradigmenwechsel in der vaskulren Medizin, da die funktionelle Rolle der Blutgefwand bei Krankheitsprozessen in den Mittelpunkt gestellt wird.
(Sprecher: Prof. Karl Plate, Johann Wolfgang Goethe-Universitt Frankfurt am Main)

Das Verstehen des Hrens unter komplexen Reizsituationen steht im Zentrum des Transregio "Das aktive Gehr". Mediziner, Psychologen, Biologen und Physiker entwerfen und verifizieren Modelle, die die Verarbeitung der akustischen Signale im Hrsystem darstellen, um dadurch die Mechanismen zu erklren, die fr die auergewhnlichen Leistungen des Hrsystems zustndig sind, zum Beispiel zum Erkennen einzelner Sprecher und ihrer Aussagen in einem allgemeinen Stimmengewirr. Ziel der Wissenschaftler von den Universitten in Oldenburg und Magdeburg sowie vom Leibniz-Institut fr Neurobiologie in Magdeburg ist eine robuste und fr verschiedene akustische Umweltbedingungen optimierte Signalverarbeitung.
(Sprecher: Prof. Dr. Georg M. Klump, Universitt Oldeburg)

Naturwissenschaften

Im Zentrum des neuen Sonderforschungsbereichs "Starke Korrelation und kollektive Phnomene im Strahlungsfeld: Coulomb-Systeme, Cluster und Partikel" steht die Wechselwirkung von elektromagnetischer Strahlung und Materie. Wenn Licht auf Materie trifft, treten Prozesse auf, die nicht nur in der Quantenphysik, sondern auch in unserem Alltag, beispielsweise bei Mikrowellengerten oder CD-Playern, eine wichtige Rolle spielen. Die Wissenschaftler wollen mit Hilfe jngst entwickelter technischer und physikalischer Mglichkeiten neue Phnomene dieser Interaktion untersuchen und das Verhalten von verschiedenen Arten von Materie unter dem Einfluss elektromagnetischer Strahlung beobachten. Eine wichtige Rolle spielt dabei der neue Freie-Elektronen-Laser (FEL) am DESY in Hamburg, der fr einige der geplanten Experimente als Lichtquelle genutzt werden soll und neue experimentelle Mglichkeiten erffnet.
(Sprecher: Prof. Karl-Heinz Meiwes-Broer, Universitt Rostock)

Im Rahmen des Sonderforschungsbereichs "Elementarprozesse in molekularen Schaltern an Oberflchen" sollen Grundlagen von Schaltprozessen untersucht und Modelle fr Schalter auf Nano-Ebene entwickelt werden. Durch die fortschreitende Miniaturisierung in der Mikroelektronik und -sensorik wird es mittelfristig erforderlich sein, kontrollierte Schaltprozesse auf der Ebene einzelner Molekle besser zu verstehen und technisch nutzbar zu machen. Die Natur liefert hierfr wichtige Vorbilder. Die beteiligten Wissenschaftler untersuchen daher die strukturellen und elektronischen Eigenschaften molekularer Nanosysteme, die diese Schalterfunktion aufweisen. Langfristig sollen auch neuartige Funktionalitten wie beispielsweise kooperative Schaltprozesse von Moleklen an Festkrpergrenzflchen entwickelt werden.
(Sprecher: Prof. Martin Wolf, Freie Universitt Berlin)

Photoinduzierte Prozesse in komplexen Systemen, die nach Lichteinwirkung zwischen Moleklen stattfinden, stehen im Zentrum des Sonderforschungsbereichs "Molekulare Antwort nach elektronischer Anregung". Vorrangiges Ziel ist es, die durch Einwirkung von Photonen auftretenden Wechselwirkungen zwischen und innerhalb von Moleklen auf mikroskopischer Ebene verstndlich zu machen und dabei vor allem die elektronischen Zwischenzustnde und Reaktionswege beteiligter Teilchen zu identifizieren: zum weit reichenden Nutzen von Entwicklungen in Biochemie, Materialwissenschaft und Medizin, etwa bei der Entwicklung photostabiler Farbstoffe oder beim endogenen Sonnenschutz.
(Sprecherin: Prof. Christel Marian, Heinrich-Heine-Universitt Dsseldorf)

Viele bedeutsame Entwicklungen in der modernen Mathematik stehen im Zusammenhang mit der Untersuchung spektraler Strukturen und der Verwendung topologischer Methoden. Spektrale Strukturen findet man in vielen Bereichen der Mathematik und bei einer Reihe praktischer Anwendungen. So tritt beispielsweise Licht als infrarotes, sichtbares und ultraviolettes Licht in verschiedenen spektralen Erscheinungsformen auf und kann nur durch die Gesamtbetrachtung dieser als einheitliches Phnomen verstanden werden. Im Zentrum des neuen Sonderforschungsbereichs "Spektrale Strukturen und Topologische Methoden in der Mathematik" stehen topologische Methoden, mit deren Hilfe die innere Struktur von mathematischen Objekten analysiert werden kann. Dadurch soll der Zusammenhang verschiedener Erscheinungsformen erklrt und besser verstanden werden. Die Wissenschaftler der Universitt Bielefeld verbinden dabei unterschiedliche mathematische Teildisziplinen miteinander wie etwa Algebra, Darstellungs-, Gruppen- und Zahlentheorie, Stochastik, die Theorie Dynamischer Systeme oder auch die Mathematische Kristallographie.
(Sprecher: Prof. Friedrich Gtze, Universitt Bielefeld)

Im Zentrum des Transregio "Quantenkontrolle in mageschneiderter Materie: Gemeinsame Perspektiven von mesoskopischen Systemen und Quantengasen" steht die Untersuchung grundlegender Fragestellungen aus dem Bereich der Quantenmaterie. Als Quantenmaterialien dienen in erster Linie Quantengase sowie mesoskopische Systeme, da diese in einer definierten Umgebung und Geometrie kontrolliert werden knnen. Neben der Entwicklung neuer Materiezustnde und dynamischer Quantenzustnde wollen die Wissenschaftler von den Universitten Stuttgart, Tbingen und Ulm sowie vom Max-Planck-Institut fr Festkrperforschung in Stuttgart auch neue Phasenbergnge erforschen. Sie verbinden in ihren Untersuchungen Aspekte der Quantenoptik mit der Festkrperphysik.
(Sprecher: Prof. Tilman Pfau, Universitt Stuttgart)

Das Plasma ist in der Vielteilchenphysik ein traditionelles Forschungsgebiet. Physiker verstehen unter Plasma ein Gas, das zu einem nennenswerten Anteil aus freien Ladungstrgern (etwa Ionen und Elektronen) besteht. Sein Zustand wird auch als vierter Aggregatzustand bezeichnet. Komplexe Plasmen zeichnen sich zudem durch zustzliche Komponenten und Wechselwirkungen aus, die das Verhalten des Plasmasystems entscheidend beeinflussen. Der Transregio "Grundlagen komplexer Plasmen" an den Universitten in Greifswald und Kiel sowie am Max-Planck-Institut fr Plasmaphysik und am Leibniz-Institut fr Niedertemperatur-Plasmaphysik in Greifswald widmet sich zum einen den Ordnungsphnomenen und Phasenbergngen in komplexen Plasmen, zum anderen der Untersuchung chemischer Prozesse an Oberflchen von Partikeln und Festkrpern in Wechselwirkung mit reaktiven Plasmen.
(Sprecher: Prof. Jrgen Meichsner, Ernst Moritz Arndt-Universitt Greifswald)

Ingenieurwissenschaften

Das Projekt "Gentelligente Bauteile im Lebenszyklus - Nutzung vererbbarer, bauteilinhrenter Informationen in der Produktionstechnik" will Bauteile mit neuartigen Eigenschaften sowie Konzepte, Verfahren und Technologien zu deren Herstellung und Nutzung in der Produktionstechnik entwickeln. "Gentelligent" (gen-in-telligent) sind diese Bauteile, weil sie Basisdaten zu einwirkenden Krften, Beschleunigungen und Temperaturen whrend des Arbeitsprozesses speichern und bei ihrer Auswechslung "vererben" knnen. Solche Bauteile knnten zum Beispiel zur eindeutigen Produktidentifizierung und zum Plagiatschutz, zur gezielten Fertigungs- und Montagesteuerung oder zur Ermittlung von Ausfallursachen verwendet werden.
(Sprecher: Prof. Berend Denkena, Universitt Hannover)

Brcken, Krne oder Flugzeuge bestehen aus komplexen Stabwerken, deren Elemente durch geschweite, genietete, geklebte oder geschraubte Knotenpunkte verbunden sind. Der Sonderforschungsbereich "Integrale Blechbauweisen hherer Verzweigungsordnung - Entwicklung, Fertigung, Bewertung" will diese anflligen Verbindungen durch ein neues Verfahren der Verknpfung - das so genannte Spalten - berflssig machen. Am Ende eines Forschungsprozesses, der von der technischen Idee ber die mathematisch fundierte materialwissenschaftliche Theorie bis zur konkreten Umsetzung in einer eigens entwickelten Spaltwalzenstrae abluft, sollen komplexe Produkte oder Bauwerke aus einem massiven Stck entstehen.
(Sprecher: Prof. Peter Groche, Technische Universitt Darmstadt)

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Weiterfhrende InformationenMehr zu den Sonderforschungsbereichen der DFG unter http://www.dfg.de/sfbNhere Informationen erteilt Dr. Klaus Wehrberger (Leiter der Gruppe Sonderforschungsbereiche), Tel.: (0228) 885-2355, E-Mail: Klaus.Wehrberger@dfg.de.