Ziel der Abteilung Biomedizinische Optik ist es, neue Methoden zu entwickeln, um die Rechenvorgänge im Gehirn besser zu verstehen. Dabei ergeben sich zwei wichtige Stoßrichtungen: die Messung der Aktivität und die Rekonstruktion der Schaltkreise. Der schnelle Informationsfluss im Gehirn erfolgt im Wesentlichen über die Nervenausläufer, Axone genannt, in denen sich eine elektrochemische Erregung aktiv fortpflanzen kann. Entlang dieser Axone befinden sich in mehr oder weniger regelmäßigen Abständen spezielle zellbiologische Strukturen, die in der Lage sind, auf chemischem oder elektrischem Weg Verbindungen zu benachbarten Auswüchsen (Dendriten) von anderen Nervenzellen herzustellen und damit Information auf diese Zellen zu übertragen. Diese als "Synapsen" bezeichneten Verbindungen zwischen den Zellen sind höchstwahrscheinlich einer der Orte, wo Information dauerhaft gespeichert wird (das Langzeitgedächtnis). Um jedoch zu verstehen, was sich zum Beispiel bei der Erkennung eines Gesichts oder eines Geruchs oder auch nur bei der Wahrnehmung einer Bewegung wirklich abspielt, ist es nötig zu wissen, wie zum einen die elektrische und chemische Aktivität bis hinein in die feinsten Verästelungen verteilt ist und wie zum anderen das Netzwerk der Verbindungen geknüpft ist, durch das sich diese Aktivitäten wiederum gegenseitig bedingen.

The goal of the Department of Biomedical Optics is the development of novel methods to better understand computation in the brain. There are two main lines of attack: measuring activity and reconstructing circuits. Fast information transmission in the brain is mediated mainly by neuronal processes, called axons, only which electrochemical excitation actively propagates. Along those axons we find in a more or less regular pattern special cellular organelles, which are able to connect, by chemical or electrical means, to neighboring neuronal processes (dendrites) and thus allow the transmission of information to those cells. Those connections, called synapses, are most likely where information is permanently stored (long-term memory). To understand, however, what actually happens when a face of a smell is recognized, it is necessary to know, on one hand, what is the spatial distribution of chemical and electrical activity down to the finest branches. On the other hand, we need to know how the network of connections, which makes activities in different areas dependent on each other, is arranged.