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Nervenzellen "unterhalten sich" mithilfe von so genannten Synapsen, wobei Veränderungen dieser Synapsen der langfristigen Informationsspeicherung im Nervensystem zu dienen scheinen. Die Nachwuchsgruppe "Neuroplastizität" am Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie beschäftigt sich mit den zellulären und molekularen Mechanismen, die der Etablierung und der plastischen Umgestaltung von Synapsen zu Grunde liegen. Als Modellsystem dienen die neuromuskulären Synapsen der Fruchtfliege Drosophila, wobei die bekannten genetischen Ansätze mit elektrophysiologischen Messungen kombiniert werden. Darüber hinaus haben die Wissenschaftler um Stephan Sigrist Protokolle entwickelt, die es erlauben, identifizierte Synapsen über mehrere Tage im intakten Tier (in vivo)zu verfolgen. Besonderes Interesse gilt hierbei den synaptischen Glutamatrezeptoren, die das von der vorgeschalteten präsynaptischen Zelle kommende Signal übertragen. Es zeigt sich, dass sich neue Glutamatrezeptor-Felder ausschließlich de novo ausbilden und dann innerhalb von etwa 24 Stunden zu ihrer endgültigen Größe heranwachsen. Die Mobilität der Glutamatrezeptoren während der Ausbildung einzelner Rezeptorfelder wurde in Bleichexperimenten und vermittels Photo-Aktivierung in vivo vermessen. Während reife Rezeptorfelder aufgrund geringen Ein- und Austritts von Rezeptoren stabil sind, kontrolliert der "Import"von Glutamatrezeptoren direkt das Wachstum der Rezeptorfelder. In Übereinstimmung hiermit finden die Wissenschaftler, dass Glutamatrezeptoren - unabhängig von ihrer Funktion als Ionenkanäle - direkt für den Aufbau der postsynaptischen Strukturen benötigt werden. Die Interaktion zwischen prä- und postsynaptischer Seite während der synaptischen Etablierung wird zurzeit durch In-vivo-Bildgebung untersucht. Überraschenderweise finden die Forscher hier, dass das "Drosophila-Grip-Homologe", potenzieller Bindungspartner von Glutmatrezeptoren, auch den Prozess der muskulären Wegfindung kontrolliert.

Der intramolekulare Schwingungsenergietransfer in verbrückten Azulen-Anthrazen-Verbindungen wird mithilfe zeitaufgelöster Spektroskopie untersucht. Die Brücken bestehen aus molekularen Ketten vom Typ (CH₂)_m mit m ≤ 6 sowie (CH₂OCH₂)_n (n = 1,2) und CH₂SCH₂. Mit einem kurzen Laserpuls werden angeregte Moleküle präpariert, bei denen die Überschussschwingungsenergie zunächst auf der Azulenseite lokalisiert ist. Der Energietransfer durch die Brücke zur Anthrazenseite wird mit einem zweiten verzögerten Laserpuls verfolgt, der den Energieinhalt des Azulen- und/oder des Anthrazenchromophors abtastet. Die entsprechenden Zeitkonstanten τ_IVR steigen für kurze Brücken proportional zur Kettenlänge an. Für Ketten mit mehr als drei Elementen jedoch ist τ_IVR konstant und beträgt 4-5 ps. Der Vergleich mit molekulardynamischen Simulationen zeigt, dass die Kopplung der Ketten an die zwei Chromophore die Geschwindigkeit des intramolekularen Schwingungsenergietransfers limitiert. Innerhalb der Brücken erfolgt der Energietransport sehr viel effizienter, sodass τ_IVRunabhängig von ihrer Länge ist.

Nach dem ersten erfolgreichen Test des interferometrischen Messinstruments MIDI (Mid-Infrared Interferometric Instrument) Ende 2002 am Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte ESO erfolgte im Berichtsjahr die Phase, in der die sichere Funktionsfähigkeit getestet wurde. MIDI erfüllte voll und ganz die hoch gesteckten Erwartungen und eröffnet damit ein neues Feld astronomischer Beobachtungen: Erstmals lässt sich im mittleren Infraroten eine Auflösung bis zu einer hundertstel Bogensekunde erreichen. Beobachtungen von zirkumstellaren Scheiben um junge Sterne sowie des Staubrings im Zentrum einer aktiven Galaxie zeigen die enorme Leistungsfähigkeit des Instruments. MIDI wurde unter der Federführung des MPIA von einem Konsortium deutscher, niederländischer und französischer Teams gebaut.

Falls die Dunkle Materie im Universum aus schwach wechselwirkenden Elementarteilchen besteht, die sich gegenseitig auslöschen können, sollte die Strahlung der Zerfallsprodukte im Prinzip direkt nachweisbar sein. Hochaufgelöste kosmologische Simulationen der Verteilung der Dunklen Materie in der Milchstraße erlauben es, Voraussagen für die erwartete Annihilationsstrahlung aus dem alaktischen Zentrum und den Satellitengalaxien der Milchstraße zu machen. Besteht die Dunkle Materie aus Neutralinos, ergeben sich daraus vielversprechende Nachweismöglichkeiten für Gammastrahlenteleskope der nächsten Generation.

Wissenschaftlern vom Max-Planck-Institut für Astrophysik in Garching und der Universität Chicago ist es gelungen, die hohen Raumgeschwindigkeiten beobachteter Neutronensterne zu erklären. Ihre Computermodelle bestätigen den wahrscheinlichen Zusammenhang mit Asymmetrien bei Sternexplosionen.