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 Pflanzenbestimmung mit Flora Incognita App im März verzehnfacht
03.04.2020 | Technische Universität Ilmenau

nachricht Mit haptischen Reizen tiefer in virtuelle Welten eintauchen
03.04.2020 | Hochschule Bonn-Rhein-Sieg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Den Regen für Hydrovoltaik nutzen

Wassertropfen, die auf Oberflächen fallen oder über sie gleiten, können Spuren elektrischer Ladung hinterlassen, so dass sich die Tropfen selbst aufladen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung (MPI-P) in Mainz haben dieses Phänomen, das uns auch in unserem Alltag begleitet, nun detailliert untersucht. Sie entwickelten eine Methode zur Quantifizierung der Ladungserzeugung und entwickelten zusätzlich ein theoretisches Modell zum besseren Verständnis. Nach Ansicht der Wissenschaftler könnte der beobachtete Effekt eine Möglichkeit zur Energieerzeugung und ein wichtiger Baustein zum Verständnis der Reibungselektrizität sein.

Wassertropfen, die über nicht leitende Oberflächen gleiten, sind überall in unserem Leben zu finden: Vom Tropfen einer Kaffeemaschine über eine Dusche bis hin...

Im Focus: Harnessing the rain for hydrovoltaics

Drops of water falling on or sliding over surfaces may leave behind traces of electrical charge, causing the drops to charge themselves. Scientists at the Max Planck Institute for Polymer Research (MPI-P) in Mainz have now begun a detailed investigation into this phenomenon that accompanies us in every-day life. They developed a method to quantify the charge generation and additionally created a theoretical model to aid understanding. According to the scientists, the observed effect could be a source of generated power and an important building block for understanding frictional electricity.

Water drops sliding over non-conducting surfaces can be found everywhere in our lives: From the dripping of a coffee machine, to a rinse in the shower, to an...

Im Focus: Quantenimaging: Unsichtbares sichtbar machen

Verschränkte Lichtteilchen lassen sich nutzen, um Bildgebungs- und Messverfahren zu verbessern. Ein Forscherteam am Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena hat eine Quantenimaging-Lösung entwickelt, die in extremen Spektralbereichen und mit weniger Licht genaueste Einblicke in Gewebeproben ermöglichen kann.

Optische Analyseverfahren wie Mikroskopie und Spektroskopie sind in sichtbaren Wellenlängenbereichen schon äußerst effizient. Doch im Infrarot- oder...

Im Focus: Sensationsfund: Spuren eines Regenwaldes in der Westantarktis

90 Millionen Jahre alter Waldboden belegt unerwartet warmes Südpol-Klima in der Kreidezeit

Ein internationales Forscherteam unter Leitung von Geowissenschaftlern des Alfred-Wegener-Institutes, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI)...

Im Focus: A sensational discovery: Traces of rainforests in West Antarctica

90 million-year-old forest soil provides unexpected evidence for exceptionally warm climate near the South Pole in the Cretaceous

An international team of researchers led by geoscientists from the Alfred Wegener Institute, Helmholtz Centre for Polar and Marine Research (AWI) have now...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

13. »AKL – International Laser Technology Congress«: 4.–6. Mai 2022 in Aachen – Lasertechnik Live bereits früher!

02.04.2020 | Veranstaltungen

Europäischer Rheumatologenkongress EULAR 2020 wird zum Online-Kongress

30.03.2020 | Veranstaltungen

“4th Hybrid Materials and Structures 2020” findet web-basiert statt

26.03.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Den Regen für Hydrovoltaik nutzen

03.04.2020 | Energie und Elektrotechnik

Pflanzenbestimmung mit Flora Incognita App im März verzehnfacht

03.04.2020 | Informationstechnologie

Hightech für Natur

03.04.2020 | Interdisziplinäre Forschung

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics