Tkacik Group

Informationsverarbeitung in biologischen Systemen

Wie verarbeiten Netzwerke, die aus biologischen Komponenten bestehen – Neuronen, Signalmolekülen, Genen oder sogar kooperierenden Organismen – Information? Im Gegensatz zu technischen Systemen arbeiten biologische Netzwerke unter starken Beschränkungen aufgrund von Störungen, limitierter Energie oder Spezifizität, aber sie führen trotzdem ihre Funktionen verlässlich aus. Die Tkačik Gruppe verwendet Biophysik und Informationstheorie, um die Prinzipien und Mechanismen hinter diesem bemerkenswerten Phänomen zu verstehen.

Wie können sich Zellen in einem multizellulären Organismus reproduzierbar entscheiden, welches Gewebe sie werden sollen? Wie kooperieren Neuronen im Gehirn, um visuelle Information am besten als neuronales Feuer zu kodieren? Wie begrenzt die Physik auf der mikroskopischen Ebene, die diktiert, wie jedes regulatorische Molekül mit jedem anderen interagiert, die regulatorischen Netzwerke, die heute in reellen Organismen beobachtet werden und wie können solche Netzwerke entstehen? Das sind manche der Fragen, mit denen sich die Tkačik Gruppe beschäftigt. Etwa die Hälfte ihrer Zeit widmet die Gruppe daten-getriebenen Projekten, die in enger Zusammenarbeit mit ExperimentalwissenschaftlerInnen durchgeführt werden. Die andere Hälfte widmet sie rein theoretischen Projekten. Ihr Ziel ist die Entwicklung theoretischer Ideen über die Funktion biologischer Netzwerke und ihre Verbindung mit hochpräzisen Daten.