Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Langsamkeit als Organisationsprinzip im Gehirn

21.07.2015

Das Gehirn ist so komplex, dass seine Struktur nicht vollständig genetisch festgelegt sein kann. Neuroinformatiker der Ruhr-Universität Bochum (RUB) ergründen die Mechanismen, mit denen sich die vielen Nervenzellen selbst organisieren. Sie schlagen vor, dass Langsamkeit ein entscheidender Faktor sein könnte. Das Wissenschaftsmagazin der Ruhr-Universität RUBIN berichtet.

Zellen extrahieren Merkmale, die langsam variieren


Prof. Laurenz Wiskott erforscht die Langsamkeit als Organisationsprinzip für das Gehirn.

© RUBIN, Foto: Gorczany


Prof. Laurenz Wiskott im Gespräch mit Dr. Varun Kompella

© RUBIN, Foto: Gorczany

Seit 1998 entwickelt Prof. Dr. Laurenz Wiskott vom RUB-Institut für Neuroinformatik das Langsamkeitsprinzip kontinuierlich weiter. Es besagt, dass das Gehirn aus den Eingangssignalen Merkmale extrahiert, die sich nur langsam im Lauf der Zeit verändern.

Anhand dieser langsam variierenden Merkmale bilden sich die Organisationsstrukturen der Nervenzellen aus. Laurenz Wiskott hat einen Algorithmus konzipiert, mit dem er das Langsamkeitsprinzip in Computersimulationen testen kann. Er trägt den Namen „Slow Feature Analysis“.

Langsamkeitsprinzip kann zum Beispiel Entstehung von Ortszellen erklären

Als Input erhält der Algorithmus Videosequenzen. Er sucht nach Funktionen, die aus den Bildern Merkmale extrahieren, welche sich möglichst langsam verändern. Am Ende der Simulation liefert die Analyse einen Satz unterschiedlicher Funktionen. Jede entspricht einer Zelle mit ganz bestimmten Eigenschaften. Auf diese Weise bringt die „Slow Feature Analysis“ Nervenzellen hervor, die in vielen Experimenten beschrieben wurden.

Zum Beispiel können die Neuroinformatiker die Entstehung von Ortszellen erklären, also Nervenzellen, die nur feuern, wenn sich ein Individuum an einer bestimmten Stelle im Raum befindet. Sie wurden experimentell im Hippocampus von Ratten gefunden, einer Hirnstruktur, die unter anderem für die räumliche Navigation zuständig ist. RUB-Doktorand Fabian Schönfeld reproduzierte mit der „Slow Feature Analysis“ kürzlich die Ergebnisse von sechs weiteren physiologischen Experimenten.

Gesichtserkennung mittels „Slow Feature Analysis“

Wiskotts Team erprobt auch ganz andere Bereiche, in denen sich das Langsamkeitsprinzip als nützlich erweisen könnte. Die Forscher trainierten ihren Algorithmus zum Beispiel so, dass er das Alter von Personen anhand eines Fotos schätzen kann, mit einer Genauigkeit von plus/minus 3,7 Jahren.

Ausführlicher Beitrag im Netz

Ein ausführlicher Beitrag inklusive Bildmaterial findet sich im Onlinemagazin RUBIN, dem Wissenschaftsmagazin der RUB: http://rubin.rub.de/de/lieber-langsam-als-genetisch. Text und Bilder aus dem Downloadbereich dürfen unter Angabe des Copyrights für redaktionelle Zwecke frei verwendet werden. Sie möchten über neu erscheinende RUBIN-Beiträge auf dem Laufenden bleiben? Dann abonnieren Sie unseren Newsfeed unter http://rubin.rub.de/feed/rubin-de.rss.

Weitere Informationen

Prof. Dr. Laurenz Wiskott, Institut für Neuroinformatik der Ruhr-Universität, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-27997, E-Mail: laurenz.wiskott@ini.rub.de

Dr. Julia Weiler | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.ruhr-uni-bochum.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Drohnen sehen auch im Dunkeln
20.09.2017 | Universität Zürich

nachricht Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix
18.09.2017 | FOKUS - Fraunhofer-Institut für Offene Kommunikationssysteme

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Im Focus: Ultrakurze Momentaufnahmen der Dynamik von Elektronen in Festkörpern

Mit Hilfe ultrakurzer Laser- und Röntgenblitze haben Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (Garching bei München) Schnappschüsse der bislang kürzesten Bewegung von Elektronen in Festkörpern gemacht. Die Bewegung hielt 750 Attosekunden lang an, bevor sie abklang. Damit stellten die Wissenschaftler einen neuen Rekord auf, ultrakurze Prozesse innerhalb von Festkörpern aufzuzeichnen.

Wenn Röntgenstrahlen auf Festkörpermaterialien oder große Moleküle treffen, wird ein Elektron von seinem angestammten Platz in der Nähe des Atomkerns...

Im Focus: Ultrafast snapshots of relaxing electrons in solids

Using ultrafast flashes of laser and x-ray radiation, scientists at the Max Planck Institute of Quantum Optics (Garching, Germany) took snapshots of the briefest electron motion inside a solid material to date. The electron motion lasted only 750 billionths of the billionth of a second before it fainted, setting a new record of human capability to capture ultrafast processes inside solids!

When x-rays shine onto solid materials or large molecules, an electron is pushed away from its original place near the nucleus of the atom, leaving a hole...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Höher - schneller - weiter: Der Faktor Mensch in der Luftfahrt

20.09.2017 | Veranstaltungen

Wälder unter Druck: Internationale Tagung zur Rolle von Wäldern in der Landschaft an der Uni Halle

20.09.2017 | Veranstaltungen

7000 Teilnehmer erwartet: 69. Urologen-Kongress startet heute in Dresden

20.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Drohnen sehen auch im Dunkeln

20.09.2017 | Informationstechnologie

Pfeilgiftfrösche machen auf „Kommando“ Brutpflege für fremde Kaulquappen

20.09.2017 | Biowissenschaften Chemie

Frühwarnsystem für gefährliche Gase: TUHH-Forscher erreichen Meilenstein

20.09.2017 | Energie und Elektrotechnik