Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Räumliche Orientierung - Zahlencode optimiert Landkarte im Kopf

09.07.2012
Die Gitterzellen im Gehirn erstellen eine virtuelle Landkarte der räumlichen Umgebung. Theoretische Neurobiologen der LMU zeigen nun, warum dieses Koordinatensystem im Kopf sehr effizient ist.

Landkarten sind für die Orientierung eine wichtige Navigationshilfe – aber erst in Verbindung mit einem Koordinatensystem lässt sich eine Position eindeutig bestimmten. Ähnlich wie bei einem Schachbrett wird dabei ein Gitter über die Karte gelegt, in dem jedes Planquadrat durch eine Buchstaben- oder Zahlenkombination definiert ist. Für Nager ist bekannt, dass die sogenannten Gitterzellen im Gehirn ebenfalls ein Koordinatensystem erstellen, mit dessen Hilfe eine Art Landkarte im Gehirn entsteht.

Diese hoch spezialisierten Nervenzellen unterteilen den Raum in ein Gitter aus gleichseitigen Dreiecken, indem sie Signale abfeuern, wenn die Ratte in die Nähe eines Knotenpunktes des virtuellen Gitters kommt. Allerdings reagieren die Zellen nicht nur auf einen, sondern auf mehrere Knotenpunkte; an welchem Punkt des Gitternetzes sich das Tier befindet, ist somit durch die Entladungen einer Zelle nicht eindeutig festgelegt.

Ein Zahlencode für die Positionsbestimmung

LMU-Wissenschaftler an der Graduiertenschule Systemic Neurosciences und dem Bernstein Zentrum für Computational Neuroscience konnten nun zeigen, dass ein Netzwerk mit Gitterzellen dennoch den Raum sehr effizient kodieren kann – sogar viel besser, als wenn jede Zelle einem eindeutigen Ort entspräche. Der Clou besteht darin, dass die Gitter verschiedener Gitterzellen unterschiedliche Längen haben und an leicht verschobenen Orten liegen.

„Das Netzwerk aus Gitterzellen funktioniert wie das Dezimalsystem“, erklärt Martin Stemmler, der Leiter der Studie. „Manche Zellen entsprechen den Einern, und kodieren etwa die 8 in 18, andere entsprechen den Zehnern, und so weiter. Damit können wir die 1000 dreistelligen Zahlen mit nur 30 Einheiten codieren, für die eine Million sechsstelligen Zahlen brauchen wir gerade mal doppelt so viele Einheiten. Das Gehirn benützt den gleichen Zahlentrick für die Darstellung räumlicher Bezüge und erzielt damit sogar eine optimale Effizienz.“

(PRL online vom 6. Juli, 2012) göd

Publikation:
The Resolution of Nested Neuronal Representations can be Exponential in the Number of Neurons
Alexander Mathis, Andreas V. M. Herz, and Martin B. Stemmler
Bernstein Center for Computational Neuroscience, Ludwig-Maximilians-Universität
doi: 10.1103/PhysRevLett.109.018103
Kontakt:
Dr. Martin Stemmler
Computational Neuroscience
Phone: +49 (0)89 / 2180-74821
Fax: +49 (0)89 / 2180-74803
Email: stemmler@bio.lmu.de

Luise Dirscherl | idw
Weitere Informationen:
http://www.neuro.bio.lmu.de/members/compu_neuro_herz/stemmler_m/index.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Proteine entdecken, zählen, katalogisieren
28.06.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Chemisches Profil von Ameisen passt sich bei Selektionsdruck rasch an
28.06.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Schnelles und umweltschonendes Laserstrukturieren von Werkzeugen zur Folienherstellung

Kosteneffizienz und hohe Produktivität ohne dabei die Umwelt zu belasten: Im EU-Projekt »PoLaRoll« entwickelt das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen gemeinsam mit dem Oberhausener Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheit- und Energietechnik UMSICHT und sechs Industriepartnern ein Modul zur direkten Laser-Mikrostrukturierung in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren. Ziel ist es, mit Hilfe dieses Systems eine siebartige Metallfolie als Demonstrator zu fertigen, die zum Sonnenschutz von Glasfassaden verwendet wird: Durch ihre besondere Geometrie wird die Sonneneinstrahlung reduziert, woraus sich ein verminderter Energieaufwand für Kühlung und Belüftung ergibt.

Das Fraunhofer IPT ist im Projekt »PoLaRoll« für die Prozessentwicklung der Laserstrukturierung sowie für die Mess- und Systemtechnik zuständig. Von den...

Im Focus: Das Auto lernt vorauszudenken

Ein neues Christian Doppler Labor an der TU Wien beschäftigt sich mit der Regelung und Überwachung von Antriebssystemen – mit Unterstützung des Wissenschaftsministeriums und von AVL List.

Wer ein Auto fährt, trifft ständig Entscheidungen: Man gibt Gas, bremst und dreht am Lenkrad. Doch zusätzlich muss auch das Fahrzeug selbst ununterbrochen...

Im Focus: Vorbild Delfinhaut: Elastisches Material vermindert Reibungswiderstand bei Schiffen

Für eine elegante und ökonomische Fortbewegung im Wasser geben Delfine den Wissenschaftlern ein exzellentes Vorbild. Die flinken Säuger erzielen erstaunliche Schwimmleistungen, deren Ursachen einerseits in der Körperform und andererseits in den elastischen Eigenschaften ihrer Haut zu finden sind. Letzteres Phänomen ist bereits seit Mitte des vorigen Jahrhunderts bekannt, konnte aber bislang nicht erfolgreich auf technische Anwendungen übertragen werden. Experten des Fraunhofer IFAM und der HSVA GmbH haben nun gemeinsam mit zwei weiteren Forschungspartnern eine Oberflächenbeschichtung entwickelt, die ähnlich wie die Delfinhaut den Strömungswiderstand im Wasser messbar verringert.

Delfine haben eine glatte Haut mit einer darunter liegenden dicken, nachgiebigen Speckschicht. Diese speziellen Hauteigenschaften führen zu einer signifikanten...

Im Focus: Kaltes Wasser: Und es bewegt sich doch!

Bei minus 150 Grad Celsius flüssiges Wasser beobachten, das beherrschen Chemiker der Universität Innsbruck. Nun haben sie gemeinsam mit Forschern in Schweden und Deutschland experimentell nachgewiesen, dass zwei unterschiedliche Formen von Wasser existieren, die sich in Struktur und Dichte stark unterscheiden.

Die Wissenschaft sucht seit langem nach dem Grund, warum ausgerechnet Wasser das Molekül des Lebens ist. Mit ausgefeilten Techniken gelingt es Forschern am...

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Marine Pilze – hervorragende Quellen für neue marine Wirkstoffe?

28.06.2017 | Veranstaltungen

Willkommen an Bord!

28.06.2017 | Veranstaltungen

Internationale Fachkonferenz IEEE ICDCM - Lokale Gleichstromnetze bereichern die Energieversorgung

27.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

EUROSTARS-Projekt gestartet - mHealth-Lösung: time4you Forschungs- und Entwicklungspartner bei IMPACHS

28.06.2017 | Unternehmensmeldung

Proteine entdecken, zählen, katalogisieren

28.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Neue Scheinwerfer-Dimension: Volladaptive Lichtverteilung in Echtzeit

28.06.2017 | Automotive