Ein wesentliches Ziel der System-Neurowissenschaften ist es zu verstehen wie das Gehirn sensorische Informationen verarbeitet. In diesem Projekt gehen wir über den gängigen open-loop Ansatz hinaus und studieren das visuelle System mit fortschrittlichen evolutionären Optimierungs-Algorithmen in closed-loop Experimenten.

• Antragsteller: Professor Dr. Jens Kremkow
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 214627469

Ein wesentliches Ziel der System-Neurowissenschaften ist es zu verstehen wie das Gehirn sensorische Informationen verarbeitet. Aber auch nach Jahrzehnten der Forschung können Modelle nicht alle Neurone im visuellen Kortex beschreiben.Gängige ¿open-loop¿ Methoden aus der linearen Systemtheorie scheitern an der Beschreibung von nicht-linearen Neuronen, der vorherrschende Neuronart im visuellen Kortex. Desweiteren ist nicht endgültig geklärt wie visuelle Reize in der Aktivität von einzelnen Zellen und/oder in Populationen verschlüsselt sind. Die Charakterisierung von nicht-linearen Neuronen und ein besseres Verstehen des Zusammenhangs der Einzelzellaktivität zur Aktivität der Population würde unser Verständnis über die Funktion des visuellen Kortex und des Gehirns im allgemeinen erweitern.Der „closed-loop“ Ansatz, in dem ein visueller Reiz anhand der neuronalen Antworten verändert wird, könnte der Schlüssel zu diesen Fragen sein. Fortschritte im Gebiet der evolutionären optimierungsverfahren haben sehr mächtige Algorithmen hervorgebracht, z.B. welche die auf Schwarm Intelligenz beruhen. Diese Algorithmen sind in der Lage mit großen Parameterräumen, nicht-linearen und verrauschten Zielfunktionen umzugehen. Sie sind deshalb bestens für das Optimieren von visuellen Reizen anhand neuronaler Antworten geeignet.In diesem Projekt werden wir diese Algorithmen benutzen, um die Eigenschaften von einzelnen Neuronen und die der umgebenen Population in „closed-loop“ Experimenten zu studieren, um so neue Erkenntnisse über die Funktionsweise des Gehirns zu erlangen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Jose-Manuel Alonso