Modelierung und Simulationen
Modelierung und Simulationen
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Die Entwicklung von Neuroprothesen für das zentrales Nervensystem (CNS) bezieht interdisziplinäre Forschungsfelder ein. Diese umfassen Bereiche der molekularen und elektrochemischen Biophysik bis hin zu psychologischen und kognitiven Aspekten. Das heutige Implementierungsniveau enthält viele offene Forschungspunkte, wie zum Beispiel die Neurologie, die physikalische Abmessung implantierbarer Elektroden sowie deren Spannungsversorgung. Der theoretische Rahmen für die Entwicklung wird im Rahmen der AG dargestellt und die theoretische Basis für die Entwicklung einer neuralen Prothese entwickelt. Zudem werden die zugrundeliegenden phänomenologischen Modelle erforscht.
Auszeichnungen
Publikationen
- Karim El-Laithy, Martin Bogdan
Predicting spike timing of a Thalamic neuron using a stochastic synapse
ESANN, Bruges, April 2010. - Karim El-Laithy, Martin Bogdan
Synchrony state generation in recurrent networks with stochastic synapses
ICANN 2009, Part I, LNCS 5768, pp. 181-190, 2009.
Arbeitsthemen
Binding & Synchrony
Ein Hauptziel der Neurowissenschaften: Mechanismen kortikaler Informationsübermittlung und Informationsspeicherung erklären. Mögliche und bekannte Muster von Aktivität in neuronalen Netzwerken sind Schwingungen, Wellen und Synchronizität (synchrony).
Es stellt sich die Frage, ob die beobachteten zeitlichen Korrelationen (synchrony) eine bestimmte Funktion haben oder ob sie lediglich Nebene ekt eines anderen Funktionsprinzips sind. Die zeitliche Korrelation von Neuronenaktivitaet stellt eine transiente, dynamische Assoziation zwischen Neuronen her. Kodieren diese Neuronen bestimmte Eigenschaften, dann kann damit das Bindungsproblem geloest werden.
Die Idee, dass die zeitliche Korrelation der Aktivitaet verschiedener Neuronen Information tragen kann, wurde von (von der Malsburg 1981) zu einer Theorie fuer die Arbeitsweise des Gehirns entwickelt. Kernpunkt dieser Theorie ist die synaptische Modi kation in Abhaengigkeit der Korrelation der Aktivitaet: feuern prae- und postsynaptische Zelle synchron (innerhalbweniger Millisekunden), wird die Kopplung beider Zellen verstaerkt; ist die Aktivitaet asynchron oder nicht vorhanden, wird die Kopplung abgeschwaecht. Die Modi fikation geschieht auf zwei Zeitskalen, einer, die typisch fuer Kurzzeitgedaechtnis ist und einer fuer Langzeitgedaechtnis. Neuere Untersuchungen zeigen, dass korrelierte Aktivitaet tatsaechlich zu LTP (long term potentiation) oder LTD (long term depression) fuehrt. [von A. Maye, Berlin 2002] (mehr zum Thema: Synchrony oder Synaptische Aktivität)
Prediction Spiking timing
Predicting the spike timing of a cortical neuron.
Learning Algorithms
