Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik

Der präfrontale Cortex reguliert, welche Informationen ins Bewusstsein dringen

Computersimulationen erklären Tempoänderungen im visuellen Cortex

Ein Forschungsteam hat untersucht, welcher Mechanismus im Gehirn zugrunde liegt, wenn wir gespeichertes Wissen auf neue Entscheidungssituationen anwenden.

Wie bekommt man einen Algorithmus dazu, dass er die Welt erkundet, auch wenn es dafür keine unmittelbare Belohnung gibt?  Eric Schulz, der am Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik in Tübingen forscht, nutzt kognitive Psychologie um Künstliche Intelligenzen zu erforschen

Forscher testen die kognitiven Fähigkeiten des Sprachmodells GPT-3

Rauf, runter, oben, unten, vorne, hinten – mit sieben unabhängig voneinander ansteuerbaren Drehgelenken, einer um 360 Grad drehbaren und simultan in sechs verschiedene Richtungen steuerbaren Kabine sowie der zwölf Meter langen Linearachse bietet der CyberMotion Simulator (CMS) in Tübingen nahezu unendliche Möglichkeiten der Bewegungssimulation. Und auch wenn sich der Gedanke hier aufdrängt: Dieses weltweit einzigartige Instrument dient nicht der Entwicklung der neuesten Attraktion für das Münchner Oktoberfest.

Rund ein tausendstel Gramm wiegt das Gehirn einer Stubenfliege, doch kann das Insekt dank dieser winzigen Steuerzentrale in Sekundenbruchteilen Bilder auswerten und rasante Flugmanöver steuern. Wie die Bewegungsdetektoren im Fliegenhirn funktionieren, beschrieb vor mehr als 50 Jahren Werner Reichardt, Gründungsdirektor am Max-Planck- Institut für biologische Kybernetik in Tübingen.

Das interessanteste Forschungsobjekt dieser Welt, abgesehen von der Welt selbst, war für Valentin Braitenberg das Gehirn. Um das komplizierteste aller Organe zu ergründen, verbrachte der ehemalige Direktor am Tübinger Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik Tausende Stunden am Mikroskop. Dabei studierte er den Faserverlauf in verschiedenen Hirnregionen und suchte nach deren Funktionen.

Woran orientieren wir uns, wenn wir eine fremde Stadt erkunden? Und welche Strategien nutzen wir, um von A nach B zu finden? Das sind Fragen, mit denen sich die Wissenschaftler der Abteilung Wahrnehmung, Kognition und Handlung im Tübinger Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik beschäftigen. Und sie sind sicher: Im Geiste setzen wir unsere Wege aus vielen einzelnen Informationshäppchen, also quasi aus winzigen Einzelkarten, zusammen – immer ausgehend von unserem aktuellen Standort.

Maschinen sind von Haus aus dumm. Es mangelt ihnen an Flexibilität und den richtigen Reaktionen zur rechten Zeit. Wissenschaftler bemühen sich, den Robotern so etwas wie Intelligenz anzulernen.

Computerspiele werden eigentlich zu Unterhaltungszwecken entwickelt. Wir nutzen sie zur Erforschung menschlichen Verhaltens. Damit eröffnen wir einerseits neue Ansätze in der psychologischen Forschung, andererseits tragen unsere Ergebnisse zur Verbesserung künstlich intelligenter Systeme bei.

Trotz vieler Forschungsarbeiten zum Sehen wissen wir noch wenig zur Verarbeitung visueller Reize in höheren Gehirnarealen. Der Grund dafür ist, dass eine wichtige Forschungsfrage nicht auf die richtige Weise gestellt wurde: die Selektion von Informationen durch Aufmerksamkeit. Bestimmte Gehirnareale koordinieren, wohin wir unseren Blick richten; andere entscheiden über die Interpretation des ausgewählten Input und fragen nötigenfalls weitere Informationen ab. Unsere Hypothesen setzen einen neuen Rahmen für das zukünftige Verständnis davon, wie das Sehen in unserem Gehirn funktioniert.

Das Gehirn ist das bisher am wenigsten verstandene Organ im menschlichen Körper. Es verarbeitet äußere Reize, die auf uns einströmen und leitet daraus Entscheidungen oder Aktionen ab, um blitzschnell mit unserer Umwelt zu interagieren. Dabei verbraucht es fast 20 Prozent des gesamten Energiebedarfs des Körpers und ungefähr 50 Prozent mehr Energie als das Herz. Unser Forscherteam hat einen miniaturisierten MagnetresonanzSensor (NMR) entwickelt, der die Nervenaktivität und Blutregulierung mit weitaus höherer räumlicher und zeitlicher Auflösung messen kann als herkömmliche Systeme.

Neuropsychiatrische Erkrankungen sind psychische Störungen, die mit Erkrankungen des Nervensystems assoziiert sind. In den vergangenen 50 Jahren stieg die Zahl neurochemischer Untersuchungen am Nagetiergehirn stetig an. Heute liegen den Neurowissenschaftlern „Big Data“ vor: Datenmengen, die sich für systematische Datenanalysen eignen. Unsere Analyse von Tausenden von Experimenten macht die Ergebnisse der Forscherwelt zugänglich – und zeigt gleichzeitig eine Diskrepanz zwischen der aktuellen Klassifikation von neuropsychiatrischen Medikamenten und den tatsächlichen Neurotransmitterreaktionen.

Gesichtspartien können nicht separat betrachtet werden, ohne dass die restlichen Teile des Gesichts unsere Wahrnehmung beeinflussen. Diese sogenannte holistische Wahrnehmung war bislang hauptsächlich für statische Gesichter (Photos) oder vertraute Gegenstände beschrieben. Die Tübinger Forscher konnten nun zeigen, dass auch dynamische Gesichter und unbekannte Objekte mit bestimmten Eigenschaften holistisch wahrgenommen werden. Ihre Ergebnisse stellen eine Herausforderung für bestehende Theorien zur holistischen Wahrnehmung dar.