Peter Dayan und Li Zhaoping werden ans Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik berufen

Die Max-Planck-Gesellschaft holt zwei renommierte Neurowissenschaftler von London nach Tübingen

Mit Peter Dayan und Li Zhaoping ist es der Max-Planck-Gesellschaft gelungen, zwei der weltweit führenden theoretischen Neurowissenschaftler zu gewinnen. Zu den Forschungsschwerpunkten von Peter Dayan zählen Entscheidungsprozesse im Gehirn, die Rolle von Neuromodulatoren sowie neuronale Fehlsteuerungen bei psychiatrischen Erkrankungen. Er hat lange an der Schnittstelle zwischen natürlichen und künstlichen lernfähigen Systemen geforscht und gilt auch als Pionier auf dem Gebiet der Künstlichen Intelligenz. Dayan wird als Direktor eine neue Abteilung am Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik aufbauen und die zukünftige Entwicklung des Instituts maßgeblich prägen. Li Zhaoping konzentriert sich in ihrer Forschung auf Sinnessysteme und hat eine bahnbrechende Theorie über visuelle Aufmerksamkeit entwickelt. Sie wird eine Professur an der Universität Tübingen antreten und zum Max-Planck-Fellow am Max-Planck-Institut berufen, wo sie auch forschen wird.

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Neue Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik: Peter Dayan und Li Zhaoping haben bislang am University College London geforscht.

Mit Peter Dayan und Li Zhaoping beruft die Max-Planck-Gesellschaft zwei Wissenschaftler, die mit ihrer Expertise ideal zum Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik und seiner Tradition passen, theoretische und experimentelle Neurowissenschaften zu verbinden. Auch zum Forschungsstandort Tübingen gibt es eine Fülle von Anknüpfungspunkten: Neben dem Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik erforschen auch das Max-Planck-Institut für intelligente Systeme sowie mehrere Forschungszentren der Universität Tübingen die Grundlagen von Informationsverarbeitung, Lernen sowie Entscheidungsfindungen im Gehirn und in künstlichen Systemen. Sie werden von weiteren Einrichtungen der Fraunhofer- und Helmholtz-Gesellschaft in Tübingen und dem nahen Stuttgart ergänzt. Diese Konzentration von Forschungseinrichtungen führte Ende 2016 zur Gründung des Cyber Valleys – einer Initiative der Max-Planck-Gesellschaft, der Universitäten in Tübingen und Stuttgart sowie des Landes Baden-Württemberg.

„Wir freuen uns, dass wir mit Peter Dayan und Li Zhaoping zwei so herausragende Wissenschaftler gewinnen konnten. Sie forschen an der Schnittstelle von Informatik, Neurowissenschaften und Medizin. Ihre Arbeit wird damit an die bisherige Forschung des Max-Planck-Instituts für biologische Kybernetik anknüpfen und theoretische mit experimentellen Studien verbinden“, sagt Max-Planck-Präsident Stratmann. „Die beiden Wissenschaftler werden die engen Verbindungen zwischen dem Max-Planck-Campus und der Universität weiter vertiefen“, ergänzt Bernd Engler, Rektor der Universität Tübingen, „sie können dabei auf die vielfältigen Synergien zurückgreifen, die sich aus der Zusammenarbeit zwischen der Universität, den Max-Planck-Instituten, und den anderen außeruniversitären Forschungseinrichtungen ergeben.“ „Gerade die enge Verzahnung von Grundlagenforschung und Entwicklung neuer Anwendungen in der Medizin wie auch in vielen anderen Feldern ist ein Markenzeichen für die Region Tübingen-Stuttgart. Das Cyber Valley ist dafür ein Paradebeispiel: Hier arbeiten Wissenschaft und Wirtschaft in zahlreichen Projekten eng zusammen“, so Baden-Württembergs Forschungsministerin Theresia Bauer.

Entscheidungsfindung im Gehirn

Einer der Schwerpunkte von Dayans Forschung ist die Frage, wie das Gehirn Entscheidungen trifft. Er hat dazu verschiedene Lernformen mit theoretischen Modellen untersucht, darunter das sogenannte Verstärkende Lernen. Dabei führt das Gehirn frühere positive und negative Erfahrungen zusammen und berücksichtigt sie für künftige Entscheidungen. Darüber hinaus analysiert Dayan den Einfluss von Botenstoffen wie Dopamin, Serotonin und Acetylcholin auf Entscheidungsprozesse im Gehirn. Diese sogenannten Neuromodulatoren aktivieren oder hemmen Nervenzellen nicht direkt, sondern beeinflussen ihre Reaktion sowohl kurz- als auch längerfristig. Bei Störungen können die Neuromodulatoren zu psychiatrischen und neurologischen Erkrankungen beitragen.

Dayan hat für seine Untersuchungen unverzichtbare Statistik- und Programmierungsmethoden entwickelt, mit denen er Lern- und Entscheidungsvorgänge am Computer simulieren kann. Mit seiner Forschung hat Dayan zudem wichtige Grundlagen für Entwicklung künstlicher neuronaler Netze geschaffen. In Tübingen wird er seine Erkenntnisse über die Funktionsweise des Gehirns übertragen und die Entwicklung Künstlicher Intelligenz vorantreiben.

Darüber hinaus analysiert der Neurowissenschaftler, wie eine gestörte Entscheidungsfindung zu Erkrankungen wie Depression, Sucht sowie Angst, Zwangs- und Persönlichkeitsstörungen führen können. Dayan will so den psychologischen und neuronalen Blick auf solche Erkrankungen miteinander verbinden und dadurch mehr über die Ursachen, Klassifizierung und mögliche Behandlung dieser Erkrankungen lernen.

Peter Dayan setzt sich zudem dafür ein, Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung in der Medizin und Industrie zum Einsatz zu bringen. Damit Wissenschaftler Resultate aus der Grundlagenforschung schnell in Anwendungen übertragen können, müssen sie eng mit Kollegen aus unterschiedlichen Disziplinen und zusammenarbeiten können – eine Bedingung, die am Standort Tübingen mit seinen verschiedenen Forschungseinrichtungen in idealer Weise erfüllt sind.

Sinneswahrnehmung im Gehirn

Li Zhaoping will in ihrer Forschung aufklären, wie das Gehirn Sinnesinformationen aufnimmt und weiterverarbeitet, damit es Entscheidungen treffen, Bewegungen steuern und Informationen im Gedächtnis speichern kann. Sie setzt dafür auf Computermodelle und Experimente, zum Beispiel Informationstheorie, Psychophysik, Computertomografie und Elektrophysiologie.

Die Neurowissenschaftlerin hat ein Netzwerkmodell des Riechkolbens entwickelt und damit untersucht, wie das Gehirn einzelne Bestandteile aus einer Mischung unterschiedlicher Düfte erkennen kann. Ihr Modell erklärt verschiedene Eigenschaften wie die Anpassung oder Maskierung von Gerüchen und hat spätere experimentelle Ergebnisse vorhergesagt.

Zhaoping hat darüber hinaus als Erste erkannt, dass die Sehrinde des Gehirns aus den Sehinformationen eine Karte des Gesichtsfeldes erstellt und so die Aufmerksamkeit und den Blick lenkt. Damit lassen sich verschiedene scheinbar nicht zusammenhängende Netzwerk- und Verhaltensphänomene erklären. In Tübingen wird die Forscherin mit experimentellen Neurowissenschaftlern, Informatikern und Ingenieuren zusammenarbeiten.

Über Peter Dayan

Peter Dayan hat an der Universität Cambridge Mathematik studiert und in Edinburgh promoviert. Nach Forschungsaufenthalten am Salk Institut und an der Universität Toronto, wechselte er 1995 ans MIT in Boston. Seit 1998 forscht er in London, wo er mit der Gatsby Computational Neuroscience Einheit eine der renommiertesten theoretischen neurowissenschaftlichen Institutionen mit aufbaute und bis 2017 leitete. Er war zudem stellvertretender Direktor des Max Planck/UCL Centers for Computational Psychiatry and Ageing Research.

Über Li Zhaoping

Li Zhaoping hat an der Fudan Universität in Shanghai Physik studiert und am California Institute of Technology (Caltech) promoviert. Nach Stationen in Batavia, Princeton, der Rockefeller University in  New York und der Hong Kong University of Science and Technology wechselte sie 1998 ebenfalls an das University College London, um dort als Mitgründerin mit ihrem Mann die Gatsby Computational Neuroscience Einheit aufzubauen. Sie ist dort Professorin für theoretische Neurowissenschaften.

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