Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Der Reiz der Rose

07.02.2014
Physiologen der Universität Bern sind daran, eine klassische Lern-Theorie zu widerlegen: Gemäss der neuen Theorie nehmen Nervenzellen einen wiederholt auftretenden Reiz – zum Beispiel den Duft einer Rose – nur dann intensiver wahr, wenn er sie «überrascht».

Wenn wir lernen, wie eine Rose riecht, dann stärken sich im Hirn die Verbindungen zwischen den Nervenzellen, welche die Rose optisch wahrnehmen und jenen, die ihren Duft wahrnehmen. Gemäss Lehrbuchmeinung müsste sich die Intensität des Duftes eigentlich verstärken, wenn man die Rose wiederholt anblickt: Wenn wir zweimal daran riechen, dann müsste die Verbindung doppelt so stark werden, und der Duft, den wir mit der Rose verbinden, müsste uns doppelt so intensiv erscheinen – was in der Realität offensichtlich nicht der Fall ist.

Hintergrund dieser Fehleinschätzung ist die klassische Theorie des Assoziationslernens: Zwei gleichzeitig und wiederholt auftretende Reize werden demnach so miteinander verknüpft, dass der erste Reiz alleine den zweiten auslösen kann. Das berühmteste Beispiel dafür ist der Pawlowsche Hund: Wenn ein Glockenton wiederholt mit einer Wurst kombiniert wird, beginnt der Hund bereits auf den Glockenton zu sabbern, ohne dass ihm die Wurst vor die Nase gehalten werden muss.

Der Psychologe Donald Hebb formulierte diese Theorie 1949 so: Ist Neuron A wiederholt unmittelbar vor Neuron B aktiv, dann verstärkt sich die Verbindung von A nach B bis schliesslich Neuron A alleine Neuron B aktivieren kann.

In den letzten 40 Jahren gab es zwar unzählige experimentelle Hinweise für dieses Hebb’sche Lernen, aber es treten auch Ungereimtheiten auf: Die Verbindung von Neuron A in Richtung Neuron B würde nach der Hebb’schen Theorie nämlich allein schon dadurch gestärkt, dass ein Reiz wiederholt auftritt. Das würde aber unweigerlich zu Fehlinterpretationen wie jener mit dem Rosenduft führen.

Neuronen lernen nur, wenn sie «überrascht» werden

Robert Urbanczik und Walter Senn vom Institut für Physiologie und vom Center for Cognition, Learning and Memory (CCLM) der Universität Bern haben nun in der Zeitschrift «Neuron» eine neue Theorie für das Lernen mittels Nervenzellen vorgestellt. Diese erklärt, wie Nervenzellen den Fehlschluss verhindern. «Das klassische Assoziationslernen ist im Grunde ein Lernen von Voraussagen», erläutert Walter Senn. «Eine Nervenzelle lernt somit nur dann, wenn eine Voraussage nicht eintrifft; also wenn sie überrascht wird.»

Im Beispiel mit der Rose vermittelt der erste Reiz den Eindruck der Blume und der zweite die Intensität des dazugehörigen Rosenduftes. «Falls die Intensität des Rosenduftes vom Anblick der Rose korrekt vorausgesagt wird, verändert sich die Verbindungsstärke nicht, auch nicht nach wiederholtem Anblicken und Riechen der Rose», erläutert Neurosphysiologe Senn, der mit Unterstützung des Schweizerischen Nationalfonds erforscht, wie Lernen und Gedächtnis zustande kommen.

Falls aber die Rose unerwartet stark duftet und der Reiz somit stärker ausfällt, als er visuell vorausgesagt wurde, werden die Verbindungen zwischen den Neuronen gestärkt. Beim nächsten Anblick der Rose wird dann genau dieser stärkere Duft vorausgesagt.

Weitere Experimente, welche diese Theorie anhand von Messungen an Nervenzellen bestätigen sollen, werden nun am Institut für Physiologie der Universität Bern durchgeführt.

Angaben zur Publikation
Robert Urbanczik, Walter Senn: Learning by the dendritic prediction of somatic spiking. Neuron 81(3), 5 February 2014. doi: 10.1016/j.neuron.2013.11.030. Link: https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(13)01127-6

Nathalie Matter | Universität Bern
Weitere Informationen:
http://www.unibe.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Dichtes Gefäßnetz reguliert Bildung von Thrombozyten im Knochenmark
25.07.2017 | Rudolf-Virchow-Zentrum für Experimentelle Biomedizin der Universität Würzburg

nachricht Welcher Scotch ist es?
25.07.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

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: Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwandeln Strom in leuchtende Quasiteilchen

Starke Licht-Materie-Kopplung in diesen halbleitenden Röhrchen könnte zu elektrisch gepumpten Lasern führen

Auch durch Anregung mit Strom ist die Erzeugung von leuchtenden Quasiteilchen aus Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich....

Im Focus: Carbon Nanotubes Turn Electrical Current into Light-emitting Quasi-particles

Strong light-matter coupling in these semiconducting tubes may hold the key to electrically pumped lasers

Light-matter quasi-particles can be generated electrically in semiconducting carbon nanotubes. Material scientists and physicists from Heidelberg University...

Im Focus: Breitbandlichtquellen mit flüssigem Kern

Jenaer Forschern ist es gelungen breitbandiges Laserlicht im mittleren Infrarotbereich mit Hilfe von flüssigkeitsgefüllten optischen Fasern zu erzeugen. Mit den Fasern lieferten sie zudem experimentelle Beweise für eine neue Dynamik von Solitonen – zeitlich und spektral stabile Lichtwellen – die aufgrund der besonderen Eigenschaften des Flüssigkerns entsteht. Die Ergebnisse der Arbeiten publizierte das Jenaer Wissenschaftler-Team vom Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT), dem Fraunhofer-Insitut für Angewandte Optik und Feinmechanik, der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Helmholtz-Insituts im renommierten Fachblatt Nature Communications.

Aus einem ultraschnellen intensiven Laserpuls, den sie in die Faser einkoppeln, erzeugen die Wissenschaftler ein, für das menschliche Auge nicht sichtbares,...

Im Focus: Flexible proximity sensor creates smart surfaces

Fraunhofer IPA has developed a proximity sensor made from silicone and carbon nanotubes (CNT) which detects objects and determines their position. The materials and printing process used mean that the sensor is extremely flexible, economical and can be used for large surfaces. Industry and research partners can use and further develop this innovation straight away.

At first glance, the proximity sensor appears to be nothing special: a thin, elastic layer of silicone onto which black square surfaces are printed, but these...

Im Focus: 3-D scanning with water

3-D shape acquisition using water displacement as the shape sensor for the reconstruction of complex objects

A global team of computer scientists and engineers have developed an innovative technique that more completely reconstructs challenging 3D objects. An ancient...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

2. Spitzentreffen »Industrie 4.0 live«

25.07.2017 | Veranstaltungen

Gipfeltreffen der String-Mathematik: Internationale Konferenz StringMath 2017

24.07.2017 | Veranstaltungen

Von atmosphärischen Teilchen bis hin zu Polymeren aus nachwachsenden Rohstoffen

24.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

IT-Experten entdecken Chancen für den Channel-Markt

25.07.2017 | Unternehmensmeldung

Erst hot dann Schrott! – Elektronik-Überhitzung effektiv vorbeugen

25.07.2017 | Seminare Workshops

Dichtes Gefäßnetz reguliert Bildung von Thrombozyten im Knochenmark

25.07.2017 | Biowissenschaften Chemie