Der experimentelle und theoretische Neurowissenschaftler Dr. Dominik Groos kommt mit einem Humboldt-Forschungsstipendium von der Universität Zürich zu Prof. Dr. Philip Tovote ans Würzburger Institut für Klinische Neurobiologie und baut am Universitätsklinikum Würzburg demnächst eine eigene Emmy Noether-Forschungsgruppe auf. Seine Forschung zeigt, wie evolutionär alte Hirnnetzwerke Risiko, Belohnung und Körperzustand miteinander verbinden – und eröffnet neue Perspektiven für das Verständnis psychischer und metabolischer Erkrankungen.
Sein Fokus liegt auf wertebasierten Entscheidungsfindungen. Um diese zu erforschen taucht der Neurowissenschaftler Dr. Dominik Groos in evolutionär alte Hirnstrukturen wie den Hypothalamus ab, der Informationen aus Körper und Gehirn zusammenführt. Diese alten Hirnnetzwerke entstanden bereits vor vielen Millionen Jahren im Verlauf der Evolution und steuern bis heute sowohl bei Menschen als auch bei anderen Wirbeltieren grundlegende Funktionen wie Hunger, Schmerz oder Stress, aber auch Bewertungs- und Motivationsprozesse. Dies zeigen unter anderem die neuesten Arbeiten von Dominik Groos.
Spezifischer Hypothalamus-Habenula-Kreislauf steuert die Risikobereitschaft
In einer international beachteten Studie (Groos, D., et al. A distinct hypothalamus–habenula circuit governs risk preference, Nature Neuroscience 2025; 28: 361–373) identifizierte Groos mit seinen damaligen Kolleginnen und Kollegen der Universität Zürich beispielsweise bei Mäusen einen bislang unbekannten neuronalen Schaltkreis zwischen Hypothalamus und lateraler Habenula. Dieser beeinflusst die individuelle Bereitschaft, Risiken einzugehen. Während der Hypothalamus innere Zustände wie Hunger, Durst, Schlaf, oder Sexualverhalten steuert, bewertet die Habenula – eine winzige Region im Zwischenhirn – ob eine Handlung das Risiko wert ist. Dabei arbeitet das System keineswegs nach dem Prinzip „Stop“ oder „Go“. Denn überraschenderweise setzen diese hypothalamischen Nervenzellen sowohl den erregenden Neurotransmitter Glutamat als auch die hemmende Gamma-Aminobuttersäure (GABA) frei und senden somit gleichzeitig aktivierende und bremsende Signale an die Habenula.
Info zum Mausexperiment: Konkret bot Groos mit seinem Team an der Universität Zürich den Mäusen die Wahl zwischen einer sicheren Option, bei der sie in jedem Fall eine mittelgroße Belohnung in Form von kleinen Mengen Zuckerwasser erhielten, und einer riskanteren Option, nach deren Wahl die Belohnung entweder wesentlich größer oder wesentlich kleiner ausfiel. Die meisten Tiere waren risikoavers und gingen auf Nummer sicher. Ein Drittel der Mäuse hingegen ging vermehrt ein höheres Risiko ein. Diese Ergebnisse decken sich mit Beobachtungen am Menschen. Die meisten Menschen sind sinnvollerweise risikoavers. Wären alle risikofreudig, wäre die Spezies auf Dauer wegselektioniert.
Gerade diese feinmodulierte Abstimmung könnte erklären, warum manche Individuen eher Risiken eingehen, während andere vorsichtiger entscheiden. Diese Präferenz war übrigens unabhängig von Geschlecht und zeigte sich als erstaunlich stabile Eigenschaft, die sich sogar vorab erkennen ließ, wie moderne Aktivitätsmessungen und Optogenetik zeigten. So beobachteten die Forschenden mittels Calcium-Imaging, dass die Nervenzellen bereits vor der Wahlhandlung ein Aktivitätsmuster zeigten, das mit der späteren Entscheidung zusammenhing. Durch gezielte Manipulation der zuständigen Hypothalamus-Habenula-Verbindung mittels Optogenetik konnte Groos demonstrieren, dass genau dieser Schaltkreis die Risikobewertung beeinflusst.
Info zur Optogenetik: Die Optogenetik, die vor über 20 Jahren die Neurowissenschaften revolutioniert hat, ermöglicht inzwischen den Nachweis eines kausalen Zusammenhangs zwischen einem evolutionär alten Hirnschaltkreis und einem Verhalten. Mithilfe lichtempfindlicher Proteine lassen sich einzelne Nervenzellen und ihre Verbindungen nämlich gezielt mit Licht aktivieren oder hemmen. Dadurch können Forschende heute nicht nur beobachten, welche Hirnschaltkreise bei einer Entscheidung aktiv sind, sondern auch nachweisen, welche davon das Verhalten tatsächlich steuern.
Würzburg als Standort für systemische Neurowissenschaften
Dass Groos seine Forschung am Universitätsklinikum Würzburg (UKW) mit anfänglicher Unterstützung eines Humboldt-Stipendiums für Postdocs fortsetzt, ist kein Zufall. Er arbeitet mit Prof. Dr. Philip Tovote zusammen, dem Direktor des Instituts für Klinische Neurobiologie (IKN) und Inhaber des Lehrstuhls für Systemische Neurobiologie. Tovote ist einer der international führenden Experten für evolutionär alte Hirnschaltkreise wie das Zentrale Höhlengrau, das beispielsweise Reaktionen wie die sogenannte Schockstarre oder das Fluchtverhalten während Angstzuständen steuert.
„Wir haben hier eine Forschungsinfrastruktur mit kontrollierten Bedingungen, exzellenter Mauszucht und Experimentalhaltung sowie anspruchsvollen In-vivo-Methoden aufgebaut, die Forschung auf höchstem Niveau ermöglicht. Solche Voraussetzungen gibt es in Deutschland nur an wenigen Standorten – und genau das macht ihn für ambitionierte Nachwuchswissenschaftler so attraktiv“, sagt Philip Tovote. „Ich war hocherfreut, als sich Dominik bei uns bewarb. Mit seinem Forschungsprofil, seiner Leidenschaft und seinem Know-how ergänzt er unser Forschungsprofil der systemischen Neurowissenschaften hervorragend.“
Info zum Forschungsprofil „Systemische Neurowissenschaften“ des UKW: Die Universitätsmedizin Würzburg baute in den vergangenen Jahren den systemischen Blickwinkel auf die Funktion des Nervensystems und das Zusammenspiel von Gehirn und Körpernervensystem sukzessive aus. Ziel ist es, einen Campus für translationale Neurowissenschaften zu etablieren. Einerseits soll die bereits bestehende exzellente Expertise in den verschiedenen Kliniken gebündelt werden, andererseits sollen ambitionierte und herausragende junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wie Dominik Groos die Möglichkeit erhalten, sich hier zu etablieren und ihr Wissen zu teilen.
Von grundlegenden Mechanismen im Tiermodell hin zum besseren Verständnis menschlicher Erkrankungen
Doch welche Perspektiven eröffnen diese Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung am Tiermodell für die Humanmedizin? „Wir haben viele interessante Puzzleteile aus der systemischen Mausforschung, die zu dem passen, was wir im Menschen sehen“, sagt Dominik Groos. „Wir wissen zum Beispiel, dass bei vielen neuropsychiatrischen Erkrankungen wie Depressionen, Schizophrenie und Suchterkrankungen wertebasiertes Entscheidungsverhalten gestört ist. Auf der anderen Seite gibt es eine starke Überlappung mit metabolischen Erkrankungen.“ Groos verweist auf zahlreiche aktuelle Studien, die belegen, dass zahlreiche Menschen mit psychischen Erkrankungen gleichzeitig Veränderungen des Stoffwechsels aufweisen. Die Forschung geht zunehmend davon aus, dass beiden Krankheitsgruppen gemeinsame biologische Mechanismen zugrunde liegen, etwa in den neuronalen Netzwerken, die Verhalten, Stress und Stoffwechsel miteinander verbinden. Tovote nennt die Abnehmspritze Semaglutid als Beispiel. Neben dem reinen Gewichtsverlust hat der Wirkstoff auch einen positiven Einfluss auf das psychische Wohlbefinden und das Suchtverhalten, da er GLP-1-Rezeptoren in Hirnnetzwerken beeinflusst, welche Hunger, Motivation und Belohnungsverhalten steuern.
Die spannende translationale Frage lautet also: Wie entscheidet das Gehirn, was es will, was es braucht und welches Verhalten sich lohnt? Genau an dieser Schnittstelle zwischen Stoffwechsel, Motivation und Verhalten gibt es viele offene Fragen, die für Erkrankungen wie Adipositas, Essstörungen, Depressionen oder Stressstörungen relevant sind. Wie werden Signale aus dem Körper in neuronale Entscheidungen übersetzt und wie können Fehlregulationen dieser Systeme zu Erkrankungen beitragen?
Quelle: Pressemitteilung des Universitätsklinikums Würzburg vom 24.07.2026; Kirstin Linkamp/Wissenschaftskommunikation
