Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Komplizierte Denkmuster im Gehirn entschlüsselt

07.02.2005


Neue Form robuster Synchronisation in komplexen Netzwerken entdeckt



Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation sind den komplizierten Denkmustern im Gehirn einen Schritt weitergekommen. Den Wissenschaftlern ist es gelungen herauszufinden, dass sich das kollektive Verhalten neuronaler Netzwerke bei einer komplizierter werdenden Struktur qualitativ stark verändern kann. Diese Erkenntnisse waren bisher nicht bekannt, berichten die Wissenschaftler im Fachmagazin Physical Review Letters.



Um einen Text verstehen oder Musik hören zu können, nutzen die Menschen neuronale Netzwerke im Gehirn. Diese bestehen aus Millionen von Nervenzellen (Neuronen), die auf komplizierte Art und Weise in Netzwerken zusammengeschaltet sind. Bisher sind die Wissenschaftler davon ausgegangen, dass die Dynamik eines neuronalen Netzwerks schnell in einen stationären Zustand, einen so genannten Attraktor, mündet. Nach den bisherigen Theorien bedeutet die Konvergenz zu einem Attraktor das Erfüllen einer Aufgabe, wie zum Beispiel das Erkennen eines Gesichts. Die Göttinger Forscher haben nun entdeckt, dass bei komplizierterer Verschaltung der Nervenzellen nicht sehr lange Transienten (das vorübergehende Netzwerk zwischen zwei Attraktoren) auftreten, sondern, dass Wahrnehmungen von lang andauernden chaotischen Transienten bestimmt wird. Die Forscher vermuten daher, das Gehirn könnte doch anders arbeiten als wir denken und die Transienten zur Verarbeitung von Informationen benutzen.

Der neuen Theorie des Forscherteams um Alexander Zumdieck, Marc Timme, Theo Geisel und Fred Wolf nach werden die Attraktoren in bestimmten Netzen komplex verknüpfter Neuronen erst nach extrem langen Transienten erreicht. Die Wissenschaftler zeigen, dass solch dramatische Veränderungen im dynamischen Verhalten schon bei kleinen Änderungen der Netzwerkstruktur auftreten. Die typische Dynamik eines solchen Netzes wird also nicht durch die Attraktoren, sondern durch die Transienten bestimmt. Von daher könnten die Attraktoren in den neuronalen Netzen weniger wichtig sein als bisher angenommen.

Die Forscher haben auch festgestellt, dass die mittlere Dauer der Transienten sehr schnell mit der Netzwerkgröße wächst. Sind beispielsweise 80 Prozent der möglichen Verknüpfungen in einem Netz hergestellt, erreicht ein Netzwerk aus nur zehn Neuronen, die zehn Mal pro Sekunde einen Puls aussenden, einen Attraktor erst nach etwa zehn Sekunden. Ein Netzwerk aus 100 Neuronen bräuchte dafür etwa zehn hoch elf Jahre. Netzwerke dieser Größe erreichen also den Attraktor praktisch nicht.

Wolfgang Weitlaner | pressetext.deutschland
Weitere Informationen:
http://www.chaos.gwdg.de

Weitere Berichte zu: Attraktor Denkmuster Nervenzelle Neuron Transient

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Interdisziplinäre Forschung:

nachricht ROBOLAB generiert neue Forschungsansätze und Kooperationen
08.05.2017 | Hochschule Mainz

nachricht Wie Coronaviren Zellen umprogrammieren
28.04.2017 | Justus-Liebig-Universität Gießen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Interdisziplinäre Forschung >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Neue Methode für die Datenübertragung mit Licht

Der steigende Bedarf an schneller, leistungsfähiger Datenübertragung erfordert die Entwicklung neuer Verfahren zur verlustarmen und störungsfreien Übermittlung von optischen Informationssignalen. Wissenschaftler der Universität Johannesburg, des Instituts für Angewandte Optik der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) präsentieren im Fachblatt „Journal of Optics“ eine neue Möglichkeit, glasfaserbasierte und kabellose optische Datenübertragung effizient miteinander zu verbinden.

Dank des Internets können wir in Sekundenbruchteilen mit Menschen rund um den Globus in Kontakt treten. Damit die Kommunikation reibungslos funktioniert,...

Im Focus: Strathclyde-led research develops world's highest gain high-power laser amplifier

The world's highest gain high power laser amplifier - by many orders of magnitude - has been developed in research led at the University of Strathclyde.

The researchers demonstrated the feasibility of using plasma to amplify short laser pulses of picojoule-level energy up to 100 millijoules, which is a 'gain'...

Im Focus: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Lebensdauer alternder Brücken - prüfen und vorausschauen

29.05.2017 | Veranstaltungen

49. eucen-Konferenz zum Thema Lebenslanges Lernen an Universitäten

29.05.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz an der Schnittstelle von Literatur, Kultur und Wirtschaft

29.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Intelligente Sensoren mit System

29.05.2017 | Messenachrichten

Geckos kommunizieren überraschend flexibel

29.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

1,5 Millionen Euro für vier neue „Innovative Training Networks” an der Universität Hamburg

29.05.2017 | Förderungen Preise