PeThrs Lab · Perceptual Theory of Schizophrenia · NIMH Czech RepublicPeThrs Lab · Percepční teorie schizofrenie · NUDZ Česká republika

From retina to cortex,
from molecules to models
Od sítnice ke kortexu,
od molekul k modelům

We propose that long-term instability in retinal dopamine disrupts early visual processing, cascading through the visual pathway to drive the neurodevelopmental onset of schizophrenia. Our research spans human studies, animal models, computational simulations, and cellular biology. Navrhujeme, že dlouhodobá nestabilita retinálního dopaminu narušuje rané vizuální zpracování a kaskádovitě se šíří vizuální dráhou, čímž přispívá k neurovývojovému vzniku schizofrenie. Náš výzkum zahrnuje humánní studie, animální modely, výpočetní simulace a buněčnou biologii.

PIPetr Adámek, Ph.D.
MentorProf. Jiří Horáček, M.D., Ph.D.
AffiliationAfiliaceNIMHNUDZ · 3. LF UK

From retinal dopamine
to the onset of schizophrenia
Od retinálního dopaminu
k vzniku schizofrenie

The Perceptual Theory of Schizophrenia proposes a fundamentally new causal model for the development of the disorder. Unlike traditional hypotheses that focus primarily on cortical or striatal dopamine, our framework places the origin at the very beginning of the visual pathway - the retina.

We argue that long-term instability in retinal dopamine levels causes fluctuations in the sensitivity of retinal receptive fields to spatial frequencies. This produces an unstable, noisy sensory signal that is transmitted through the precortical circuit (retina → LGN) to the visual cortex and higher cortical regions.

In the prefrontal cortex, the brain attempts to form stable predictions from this unreliable input. Over time - particularly during the critical period of adolescent synaptic pruning - this continuous adaptation to noisy signals leads to neurotoxic processes, reduced synaptic connectivity, and grey matter loss, mirroring the neuropathology consistently documented in schizophrenia patients.

The theory was first published in Schizophrenia (Adámek et al., 2022), expanded in a follow-up (2024), and is currently under review in Trends in Cognitive Sciences (2026).

Percepční teorie schizofrenie představuje zásadně nový kauzální model vzniku onemocnění. Na rozdíl od tradičních hypotéz zaměřených na kortikální či striatální dopamin náš rámec klade počátek na samý začátek vizuální dráhy - do sítnice.

Tvrdíme, že dlouhodobá nestabilita hladin retinálního dopaminu způsobuje fluktuace v citlivosti receptivních polí sítnice na prostorové frekvence. To vytváří nestabilní, zašuměný senzorický signál, který je přenášen přes prekortikální okruh (retina → LGN) do vizuálního kortexu a vyšších kortikálních oblastí.

V prefrontálním kortexu se mozek pokouší vytvořit stabilní predikce z tohoto nespolehlivého vstupu. V průběhu času - zejména během kritického období adolescentního synaptického pruningu - vede tato adaptace na zašuměný signál k neurotoxickým procesům, snížené synaptické konektivitě a úbytku šedé hmoty, což odpovídá neuropatologii dokumentované u pacientů se schizofrenií.

Teorie byla poprvé publikována v Schizophrenia (Adámek et al., 2022), rozšířena v navazující práci (2024) a aktuálně je v recenzním řízení v Trends in Cognitive Sciences (2026).

Origin - RetinaPůvod - Retina
Unstable dopamine levels in dopaminergic amacrine cells cause fluctuations in receptive field sensitivity to spatial frequenciesNestabilní hladiny dopaminu v dopaminergních amakrinních buňkách způsobují fluktuace citlivosti receptivních polí na prostorové frekvence
Propagation - LGNPropagace - LGN
Noisy retinal signal is modified but not corrected in the lateral geniculate nucleus, propagating instability upstreamZašuměný retinální signál je v corpus geniculatum laterale modifikován, ale nekorigován, a nestabilita se šíří dále
Amplification - Visual CortexAmplifikace - Vizuální kortex
Aberrant 5-HT₂A receptor signaling amplifies sensory noise; disrupted bottom-up and top-down processingAberantní signalizace 5-HT₂A receptorů zesiluje senzorický šum; narušené bottom-up a top-down zpracování
Consequence - Prefrontal CortexDůsledek - Prefrontální kortex
Repeated remodelling of connectivity to accommodate unstable input leads to weakened synapses and vulnerability to excessive pruningOpakované přestavby konektivity vedou k oslabeným synapsím a zranitelnosti vůči excesivnímu pruningu
Outcome - Disease OnsetVýsledek - Onset onemocnění
Grey matter loss, impaired predictive coding, and emergence of positive, negative, and cognitive symptomsÚbytek šedé hmoty, narušené prediktivní kódování a vznik pozitivních, negativních a kognitivních symptomů

Four converging lines of evidenceČtyři konvergující linie důkazů

We test the Perceptual Theory across complementary methodological domains - from human clinical studies to animal models, computational simulations, and cellular biology - building a comprehensive evidence base.Percepční teorii testujeme napříč komplementárními metodologickými doménami - od humánních klinických studií přes animální modely a výpočetní simulace po buněčnou biologii.

Branch I · In Vivo - Human

Human Studies & Early DetectionHumánní studie a včasná detekce

Non-invasive assessment of retinal dopamine levels using flash electroretinography (fERG) combined with vitreous fluid analysis. We are establishing population norms for healthy controls, SCHZ, and high-risk populations.Neinvazivní hodnocení hladin retinálního dopaminu pomocí bleskové elektroretinografie (fERG) v kombinaci s analýzou sklivcové tekutiny. Stanovujeme populační normy pro zdravé kontroly a pacienty se schizofrenií.

fERGEye trackingVitreous analysis
Click to expandKlikněte pro detail
Branch II · In Vivo - Animal

Chemogenetic Animal ModelChemogenetický animální model

A novel animal model using DREADD-transfected TH-Cre rats to induce retinal dopaminergic noise during adolescence. We simulate long-term sensory instability at the retinal level and test for schizophrenia-like changes.Nový animální model využívající DREADD-transfekované TH-Cre potkany k indukci retinálního dopaminergního šumu během adolescence. Simulujeme senzorickou nestabilitu na úrovni sítnice.

DREADDTH-Cre ratsBehavioral battery
Click to expandKlikněte pro detail
Branch III · In Silico

Spiking Neural Model of Visual ProcessingSpikingový neurální model vizuálního zpracování

A large-scale, biologically detailed spiking model of the early visual pathway (retina, LGN, V1) simulating how dopaminergic and serotonergic dysregulation generates sensory noise, disrupts predictive coding, and gives rise to visual hallucinations in schizophrenia.Rozsáhlý, biologicky detailní spikingový model časné vizuální dráhy (retina, LGN, V1) simulující, jak dopaminergní a serotonergní dysregulace generuje senzorický šum, narušuje prediktivní kódování a dává vzniknout vizuálním halucinacím u schizofrenie.

Spiking networksLog-polar retina5-HT₂A dynamics
Click to expandKlikněte pro detail
Branch IV · In Vitro

Retinal Organoids & Dopaminergic ModulationRetinální organoidy a dopaminergní modulace

Establishing methodology for cultivating human retinal organoids from iPSC to study horizontal cell receptive fields and their reactivity to dopamine modulation.Etablování metodologie kultivace lidských retinálních organoidů z iPSC pro studium receptivních polí horizontálních buněk a jejich reaktivity na modulaci dopaminem.

iPSCRetinal organoidsHorizontal cells
Click to expandKlikněte pro detail

Who we areKdo jsme

PeThrs Lab is a young research group - all three founding members completed their doctoral studies within the last two years. We emerged from the Prof. Jiří Horáček's Center for Advanced Studies of Brain and Consciousness at NIMH, where Prof. Horáček continues to serve as our mentor and the director of the institute. PeThrs Lab je mladá výzkumná skupina - všichni tři zakládající členové dokončili doktorské studium v posledních dvou letech. Vzešli jsme z Centra pokročilých studií mozku a vědomí prof. Jiřího Horáčka na NUDZ, kde prof. Horáček nadále působí jako náš mentor a ředitel ústavu.

Petr Adámek
Principal Investigator · Founder · NIMHNUDZ
Petr Adámek, Ph.D.

Author of the Perceptual Theory of Schizophrenia. Neuroscience PhD from Charles University (3rd Faculty of Medicine). Background in eye-tracking, visual perception, and fMRI. Currently Fulbright-Masaryk Research Fellow at Massachusetts General Hospital / Harvard Medical School, studying dopaminergic modulation of retinal receptive fields in organoid cultures.Autor Percepční teorie schizofrenie. PhD v neurovědách z Univerzity Karlovy (3. LF). Zaměření na eye-tracking, vizuální percepci a fMRI. Aktuálně Fulbright-Masaryk Research Fellow na Massachusetts General Hospital / Harvard Medical School, kde studuje dopaminergní modulaci receptivních polí sítnice v organoidových kulturách.

Kristýna Malenínská
Researcher · Co-founder · IPHYS CASFGÚ AV ČR
Kristýna Malenínská, Ph.D.

PI of the AZV animal model grant. Studied animal physiology with a focus on neurobiology at Charles University. Research focuses on time perception, memory, and pathological brain changes in neuropsychiatric and neurodegenerative diseases. Expert in chemogenetics, behavioral testing, and tissue histology. Based at the Institute of Physiology, Czech Academy of Sciences.PI grantu AZV pro animální model. Vystudovala fyziologii živočichů se zaměřením na neurobiologii na Přírodovědecké fakultě UK. Výzkum se zaměřuje na časovou percepci, paměť a patologické změny mozku u neuropsychiatrických a neurodegenerativních onemocnění. Expertka na chemogenetiku, behaviorální testování a tkáňovou histologii. Působí v Ústavu fyziologie AV ČR.

Veronika Rudolfová
Researcher · Co-founder · NIMHNUDZ
Veronika Rudolfová, Ph.D.

Studied at the Faculty of Science, Charles University, focusing on rodent ethology - exploration, personality, subjectively perceived stress. Key areas of research in this line of research: selection of appropriate behavioural tasks, their analysis and interpretation. Experienced with laboratory rats and wild rodent species (Rattus rattus, Acomys spp.).Vystudovala Přírodovědeckou fakultu UK se zaměřením na etologii hlodavců - explorace, personalita, subjektivně vnímaný stres. Klíčové oblasti výzkumu v této linii: výběr vhodných behaviorálních testů, jejich analýza a interpretace. Pracovala s laboratorními potkany i divokými druhy hlodavců (Rattus rattus, Acomys spp.).

Our workNaše práce

2026
Retinal Dopamine Dysfunction as a Primary Driver of Schizophrenia: A Novel Perceptual Framework Under Review
Adámek, P., Rudolfová, V., Malenínská, K. & Horáček, J.
Trends in Cognitive Sciences
2024
The Gaze of Schizophrenia Patients Captured by Bottom-up Saliency
Adámek, P., Grygarová, D., Jajcay, L., Bakštein, E., et al.
Schizophrenia, 10(1), 21
2022
Early-stage visual perception impairment in schizophrenia, bottom-up and back again
Adámek, P., Langová, V. & Horáček, J.
Schizophrenia, 8, 27
2025
Possible differences in visual attention to faces in the context of mate choice and competition
Pátková, Ž., Grygarová, D., Adámek, P., et al.
Archives of Sexual Behavior, 1-15
2025
Beliefs in Misinformation About COVID-19 and the Russian Invasion of Ukraine Are Linked
Grygarová D., Havlík M., Adámek P., et al.
JMIR Infodemiology, 5, e62913
2023
Towards causal mechanisms of consciousness through focused transcranial brain stimulation
Havlík, M., Hlinka, J., Klírová, M., Adámek, P. & Horáček, J.
Neuroscience of Consciousness, 2023(1)
2023
Ketamine disrupts locomotion and electrolocation in Gnathonemus petersii fish
Langova, V., et al., Adamek, P. & Horacek, J.
Journal of Neuroscience Research
2022
Detailed memory for visual scenes: remembering a few scenes with a great effort
Děchtěrenko, F., Lukavský, J. & Adámek, P.
Journal of Vision, 22(14), 3921
2026
Spatial pattern separation deficits in early Alzheimer's disease are comparable in humans and animal models
Laczó, M.*, Maleninska, K.*, et al.
Scientific Reports, 16(1) · *shared first authorship
2025
Social interaction deficits and anxiety-like behavioral changes in the TgF344-AD rat model of Alzheimer's disease
Černotová, D., Malenínská, K., Horáková, A., Rudolfová, V., et al.
Behavioural Brain Research, 115820
2022
Selective deficits in attentional set-shifting in mice induced by maternal immune activation with poly (I:C)
Maleninska, K., Janikova, M., et al.
Behavioural Brain Research, 419, 113678
2022
Selective impairment of timing in a NMDA hypofunction animal model of psychosis
Maleninska, K., Jandourkova, P., et al.
Behavioural Brain Research, 419, 113671
2021
Is short-term memory capacity (7±2) really predicted by theta to gamma cycle length ratio?
Maleninska, K., Rudolfová, V., et al.
Behavioural Brain Research, 414, 113465
2025
Social interaction deficits and anxiety-like behavioral changes in the TgF344-AD rat model of Alzheimer's disease
Černotová, D., Malenínská, K., Horáková, A., Rudolfová, V., et al.
Behavioural Brain Research, 115820
2023
Are vipers prototypic fear-evoking snakes? A cross-cultural comparison of Somalis and Czechs
Frynta, D., Elmi, H.S.A., Janovcová, M., Rudolfová, V., et al.
Frontiers in Psychology, 14, 1233667
2022
Inter-individual differences in laboratory rats as revealed by three behavioural tasks
Rudolfová, V., Petrásek, T., Antošová, E., Frynta, D., Landová, E., Valeš, K., et al.
Scientific Reports, 12(1), 9361
2021
Is short-term memory capacity (7±2) really predicted by theta to gamma cycle length ratio?
Malenínská, K., Rudolfová, V., et al.
Behavioural Brain Research, 414, 113465
2021
Relationship between exploratory activity and adrenocortical activity in the black rat (Rattus rattus)
Vobrubová, B., Fraňková, M., Štolhoferová, I., Kaftanová, B., Rudolfová, V., et al.
Journal of Experimental Zoology Part A: Ecological and Integrative Physiology

Support & networkPodpora a síť

Active GrantsAktivní granty

AZV Junior Grant - Novel Animal Model of Schizophrenia
NW25J-04-00110 · Czech Health Research Council · 2025-present
PI: K. Malenínská · Co-PI: P. Adámek
Fulbright-Masaryk Fellowship
Karmacharya Lab, MGH / Harvard Medical School · 2025-2026
Institutional Support - ERG Research
Charles University · 2024-present
Brain Dynamics
OP JAK · CZ.02.01.01/00/22_008/0004643 · 2024-present

Key CollaborationsKlíčové spolupráce

Prof. Steven SilversteinUniv. of Rochester Medical Center
Dr. Paulo LizanoUniv. of Rochester Medical Center
Karmacharya LabMGH / Harvard Medical School
Prof. LakoNewcastle University
Prof. Thomas EulerUniversity of Tübingen
Mgr. Ján Antolík, Ph.D.Charles University, FMP
Assoc. Prof. Matej HoffmannCzech Technical University
Prof. Aleš StuchlíkIPHYS CAS
FN Hradec KrálovéUniversity Hospital

Get in touchNapište nám

PeThrs Lab
National Institute of Mental Health (NIMH)Národní ústav duševního zdraví (NUDZ)
Topolová 748
250 67 Klecany, Czech Republic


Petr Adámek, Ph.D.
Principal Investigator


Currently at:Aktuálně:
Center for Genomic Medicine
Massachusetts General Hospital
Boston, MA, USA

Join UsPřidejte se k nám

We are looking for motivated students and researchers interested in visual perception, schizophrenia, computational neuroscience, retinal biology, or behavioral neuroscience. If our work resonates with you, reach out - we welcome collaborators at all career stages.Hledáme motivované studenty a výzkumníky se zájmem o vizuální percepci, schizofrenii, komputační neurovědy, biologii sítnice nebo behaviorální neurovědy. Pokud vás naše práce osloví, ozvěte se - vítáme spolupracovníky na všech úrovních kariéry.