Neuronale Schaltungen auf dem Schirm
In jüngster Zeit wurden einige der neuronalen Korrelate von hohen kognitiven Funktionen wie etwa Entscheidungsfindung, Arbeitsgedächtnis, visuelle Wahrnehmung und Aufmerksamkeit aufgedeckt. Neurophysiologen, ausgestattet mit neuen Aufnahmetechniken, gewinnen wichtige Informationen über die neuronalen Mechanismen, die der Wahrnehmung der Objekte, dem Vertrauen in unsere Entscheidungen oder unserer Wahrnehmung der Zeit zugrunde liegen. Mit diesen neuronalen Aufnahmetechniken sind wir zum ersten Mal in der Lage, einige der komplexen Mechanismen zu entschlüsseln, die hinter grundlegenden psychologischen Phänomenen stehen. Allerdings ist die Interpretation der Daten aufgrund ihrer Fülle und Komplexität oft schwierig, und ein theoretischer Rahmen, der eine zusammenhängende Interpretation von neuronalen Daten ermöglichen würde, fehlt. Um die komplexen, hochdimensionalen neuronalen Daten von neusten Aufzeichnungstechniken zu beschreiben und zu verstehen, müssen wir einen neuen mathematische Rahmen entwickeln, der algorithmisch effizient ist und zugleich unser Wissen über neuronale Elektrophysiologie beinhaltet. Das Projekt CONEURON (Drawing neuronal circuits without seeing them) verbindet rechnergestützte Neurowissenschaft mit der Analyse von neuronalen und Verhaltensdaten, um a) hochdimensionale neuronale Daten zu beschreiben, b) zu verstehen, wie neuronale Netze nicht-triviales Verhalten erzeugen können, c) neuronalen Interaktionen aus den beobachteten Aktivitätsmuster vorherzusagen und d) Aktivitätsmuster mit psychischen Phänomenen zu korrelieren. Angesichts des großen Umfangs der zu bewältigenden Probleme und der Vielfalt der erforderlichen Methoden ist dieses Projekt eindeutig multidisziplinär und umfasste Techniken aus Physik, Mathematik und Neurowissenschaften. Zu verstehen, wie das Gehirn funktioniert, beinhaltet die Erarbeitung feiner Details von neuronalen Verbindungen und Signalen. Die Forschungsergebnisse von CONEURON haben zu diesem Ziel beigetragen und wurden in mehreren hochkarätigen Fachzeitschriften wie Nature Neuroscience und PLoS Comp Biol veröffentlicht.
Schlüsselbegriffe
Neuronale Schaltungen, neuronale Dynamik, funktionelle Konnektivität, Korrelationen, Informationen
