Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik

Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik

Lernen, Wahrnehmung und kognitive Prozesse sind die wesentlichen Forschungsgebiete des Max-Planck-Instituts für biologische Kybernetik in Tübingen. Die Wissenschaftler arbeiten mit experimentellen, theoretischen und methodischen Ansätzen an grundlegenden Fragen der Wahrnehmung. 2003 wurde am Institut ein Hochfeld-Magnetresonanz-Zentrum gegründet, das sich mit der methodischen Erweiterung und Anwendung von bildgebenden Verfahren beschäftigt. Dazu stehen mit 9,4 und 16,4 Tesla Magnetfeldstärke zwei der weltweit leistungsfähigsten Magnetresonanztomografen zur Verfügung.

Kontakt

Max-Planck-Ring 8
72076 Tübingen
Telefon: +49 7071 601-510
Fax: +49 7071 601-520

Promotionsmöglichkeiten

Dieses Institut hat eine International Max Planck Research School (IMPRS):
IMPRS for Cognitive and Systems Neuroscience

Darüber hinaus gibt es die Möglichkeit zur individuellen Promotion bei den Direktoren und Forschungsgruppenleitern.

Abteilung Neurophysiologie kognitiver Prozesse mehr
Orientierung ohne Masterplan
Das menschliche Ortsgedächtnis besteht aus vielen Einzelkarten mehr
Showtime für den Seilroboter
Dietmar Bär, bekannt vor allem als Kommissar Freddy Schenk im Kölner "Tatort", hat für eine TV-Show der ARD das Tübinger Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik besucht mehr
„Der Seilroboter erschließt eine neue Dimension“
Max-Planck-Direktor Heinrich Bülthoff über die Wahrnehmungsforschung mit Bewegungssimulatoren mehr
Handlungen erkennen ohne Spiegelneurone
Die Zellen sind in sozialen Interaktionen offenbar nicht so wichtig wie gedacht mehr
Optogenetik enthüllt Schaltkreise im Gehirn
Forscher weisen Verschaltung von Nervenzellen des Sehsystems funktionell nach mehr
Freund oder Feind: Wahrnehmung aus dem Augenwinkel
Am Rande unseres Blickfeldes erkennen wir Personen besser als Formen mehr
Hochauflösende MRT-Bilder

Hochauflösende MRT-Bilder

Meldung 22. Oktober 2015
Im ultrahohen Magnetfeld lässt sich die Gehirnaktivität genauer nachweisen mehr
Seilroboter mit Passagier

Seilroboter mit Passagier

Meldung 9. September 2015
Max-Planck-Forscher nehmen neuen Bewegungssimulator in Betrieb mehr

Große Bühne, großer Auftritt

Meldung 8. Juli 2015
Seit dem FameLab-Finale gehört Dong-Seon Chang zu den neun besten Science Slammern der Welt mehr
Orientierung in Tübingens Gassen

Orientierung in Tübingens Gassen

Meldung 3. Juli 2015
Probanden passen ihr Ortswissen dem jeweiligen Standpunkt und der Blickrichtung flexibel an mehr
Wenn dem Auto Flügel wachsen

Wenn dem Auto Flügel wachsen

Meldung 12. Juni 2015
Drei Max-Planck-Institute stellen auf der MS Wissenschaft eigene Projekte vor mehr
Dopamin hinterlässt Spuren im Hirnscanner

Dopamin hinterlässt Spuren im Hirnscanner

Meldung 20. November 2014
BOLD-Signale bei der funktionellen Magnetresonanztomografie lassen nicht immer Rückschluss auf die Aktivität von Nervenzellen zu mehr
Welchen Nutzen hat die Forschung mit Affen für den Menschen?
Über kaum ein Thema wird so kontrovers gestritten, wie die tierexperimentelle Forschung im Allgemeinen und mit Primaten im Besonderen mehr
Das Kurzzeitgedächtnis schwingt synchron
Wissenschaftler haben entschlüsselt, wie das Kurzzeitgedächtnis funktioniert mehr
Der Sitz des Bewusstseins
Mindestens zwei Gehirnregionen entscheiden, was wir wahrnehmen mehr
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.

Roboter mit Grips

Heft 1 /2010 Material & Technik
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.
Auf der ersten omnidirektionalen Plattform der Welt unter suchen Kybernetiker, wie das Gehirn des gehenden Menschen Hören, Sehen und Fühlen zusammenbringt.
Momentan sind keine Angebote vorhanden.
Durch die Entwicklung einer multi-modalen fMRT-Methode lassen sich die Interaktionen zwischen Neuronen, Gliazellen und Blutgefäßen im gesunden und kranken Gehirn von Tieren besser verstehen. Durch die Kombination von fMRT-Signalen einzelner Blutgefäße mit Optogenetik und genetisch kodierten Kalziumindikatoren können spezifische Beiträge vaskulärer und zellulärer Komponenten zum fMRT Signal identifiziert werden. Zukünftig soll es damit zum Beispiel möglich sein, gefäß-spezifische Biomarker bei Patienten mit vaskulärer Demenz zu identifizieren. mehr

Dem Langzeitgedächtnis auf der Spur

2016 Besserve, Michel; Logothetis Nikos K.
Kognitionsforschung Neurobiologie
Für die Informationsverarbeitung in Säugetiergehirnen ist eine komplexe Koordination der neuronalen Aktivität notwendig – von den lokalen Zellgruppen bis hin zu den Interaktionen des Gesamtgehirns. Um die Gehirnfunktion auf all diesen Ebenen zu verstehen, wird die Beziehung zwischen Aktionspotenzialen, lokalen Feldpotenzialen und der Hirnaktivität in verschiedenen Strukturen untersucht. Simultane Erfassungsmethoden und Datenanalysetechniken ermöglichen es, die Gehirnzustände zu charakterisieren, die für die Informationsverarbeitung und die Gedächtniskonsolidierung verantwortlich sind. mehr

Können Sie mir sagen, wie ich zum Ziel komme? – Die Interaktion räumlichen und sozialen Denkens

2015 de la Rosa, Stephan; Meilinger, Tobias
Kognitionsforschung Neurobiologie

Alltagssituationen erfordern oft das Zusammenspiel von Wissen über den Raum und über das soziale Verhalten anderer Personen, z. B. wenn man jemanden nach dem Weg fragt. In der bisherigen Forschung werden die Denkprozesse dieser beiden elementaren menschlichen Fähigkeiten häufig unabhängig voneinander untersucht. Um menschliches Verhalten im Alltag besser zu verstehen, erforschen Tobias Meilinger und Stephan de la Rosa vom Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik mit ihrer Gruppe soziale und räumliche Wahrnehmungs- und Denkprozesse sowie deren Zusammenspiel.

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Magnetresonanztomografie bei ultrahohen Feldstärken

2014 Buckenmaier, Kai; Gunamony, Shajan; Chadzynski, Grzegorz; Hoffmann, Jens; Pohmann, Rolf; Scheffler, Klaus
Kognitionsforschung Neurobiologie

Um die räumliche und zeitliche Auflösung der Magnetresonanztomografie zu verbessern, werden immer höhere Magnetfeldstärken verwendet: So wird das zu detektierende Signal verstärkt. Hierfür müssen technologische Herausforderungen, wie zum Beispiel die Entwicklung neuartiger Radiofrequenzspulen, bewältigt werden. Erste klinische Studien mit selbstentwickelten Spulen wurden bereits an Tumoren im menschlichen Gehirn bei einer Feldstärke von 9,4 Tesla durchgeführt. Verglichen wurden die Spektren von gesundem und tumorösem Gewebe. Die Ergebnisse zeigen großes Potenzial für medizinische Anwendungen.

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Wie das Gedächtnis im Schlaf aufgebaut wird

2013 Eschenko, Oxana
Kognitionsforschung Neurobiologie
Eine neue Messmethode ermöglicht Einblicke in die umfassende Netzwerktätigkeit des Gehirns. Die Methode basiert auf der Kombination von elektrophysiologischen Ableitungen mit Multikontakt-Elektroden und der funktionellen Magnetresonanztomografie (fMRT) des ganzen Gehirns. Damit konnten nun die Hirnareale identifiziert werden, die in Abhängigkeit von episodischen gedächtnisbezogenen Ereignissen im Hippocampus, den sogenannten Ripples, ihre Aktivität immer wieder erhöhen oder vermindern. Die Erkenntnisse ermöglichen fortan neue Einblicke in die Mechanismen der Gedächtniskonsolidierung. mehr

Interaktionen zwischen Menschen und autonomen Robotern

2012 Robuffo Giordano, Paolo
Informatik Kognitionsforschung
Roboter nehmen Informationen aus ihrer Umgebung auf, verarbeiten und nutzen diese, um autonom Aufgaben zu erfüllen. Eine große Herausforderung besteht in der Zusammenarbeit von Menschen und Robotern im Alltagsleben. Um diese Vision zu realisieren, müssen Design und Steuerung auf die Bedürfnisse von Menschen und die Interaktion mit ihnen abgestimmt werden. Geleitet von diesen Prinzipien liegt das Ziel der Wissenschaftler darin, halb-autonome Robotersysteme (shared control scenario) zu realisieren, welche – von Menschen angeleitet – in der Lage sind, begrenzte Aufgaben selbständig zu übernehmen. mehr
Die Magnetresonanz-Bildgebung beruht auf dem Verhalten von Atomkernen in einem starken Magnetfeld. Diese Felder erreichen für Anwendungen am Menschen bis zu 9,4 Tesla, an Tieren sogar über 20 T. Die Gründe für die Verwendung immer stärkerer Magneten liegen in der Steigerung der Signalstärke und damit der Ortsauflösung, in der Eröffnung neuer Kontrastmechanismen sowie in der besseren Quantifizierbarkeit von Metabolitenkonzentrationen in der MR-Spektroskopie. Aufgrund der geänderten physikalischen Eigenschaften im Ultrahochfeld müssen neue Messtechniken entwickelt werden. mehr

Schlaue Kontrastmittel für die funktionelle Magnetresonanztomografie

2010 Angelovski, Goran
Kognitionsforschung Neurobiologie
Die Methoden der Magnetresonanztomografie (MRT) liefern wichtige Erkenntnisse für die Hirnforschung. Neben der Darstellung anatomischer Strukturen steht heute insbesondere die funktionelle Magnetresonanztomografie (fMRT) zur Verfügung, mit der es möglich ist, dem Gehirn quasi beim Arbeiten zuzusehen. Allerdings wird bei dieser Methode der unterschiedliche Sauerstoffgehalt im Blut gemessen, und sie liefert somit nur indirekt eine Aussage über die Nervenzellaktivität. "Schlaue" Kontrastmittel sollen hier einen direkten Zugang zu der tatsächlichen Nervenzellaktivität ermöglichen. mehr

Interdisziplinäre Wahrnehmungsforschung

2009 Wallraven, Christian; Bülthoff, Heinrich H.
Informatik Kognitionsforschung
Wie erkennen wir Objekte? Wie interpretieren wir Gesichtsausdrücke? Können wir einem Computer das Sehen beibringen? In diesem Beitrag werden verschiedene Forschungsbereiche der Arbeitsgruppe „Wahrnehmung, Kognition und Handlung“ des Max-Planck-Instituts für biologische Kybernetik vorgestellt. Die Arbeitsgruppe benutzt Methoden aus den Bereichen Computer-Vision, Computer-Grafik und Psychophysik, um fundamentale Wahrnehmungs- und Kognitionsprozesse besser zu verstehen. mehr

Der kollektiven Signalverarbeitung von Nervenzellen auf der Spur

2008 Bethge, Matthias
Mathematik Neurobiologie
Untersuchungen zur neuronalen Signalverarbeitung beruhen auf Analysen, die die Aktivität von Nervenzellen mit Reizen korrelieren. Neue Fortschritte haben die simultane Aufnahme der Aktivitäten vieler Nervenzellen ermöglicht. Mit mathematischen Methoden werden diese dazu genutzt, die Antworten ganzer Netzwerke zu bestimmen. Dies ermöglicht Analysen, wie auf der Netzhaut eingehende Bilder von den Netzwerken der Sehbahn verarbeitet werden. mehr
Die Entwicklung der funktionellen Kernspintomographie (fMRT) hat in den letzten beiden Jahrzehnten maßgeblich zum Fortschritt der kognitiven Neurowissenschaften am Menschen beigetragen. Da fMRT allerdings das neuronale Geschehen nur indirekt erfasst, können kausale Aussagen über Gehirnvorgänge nur beschränkt getroffen werden. Im Folgenden wird anhand der Kombination der fMRT mit der Transkraniellen Magnetstimulation (TMS) exemplarisch gezeigt, wie diese Beschränkung überwunden werden kann. Multimodale Bildgebungsmethoden eröffnen damit neue Möglichkeiten zur Erforschung des menschlichen Gehirns. mehr

Wo unser Gehirn das zusammenführt, was gehört und gefühlt wird

2006 Logothetis, Nikos
Kognitionsforschung Neurobiologie
Neue Ergebnisse zeigen, dass jene Regionen im Gehirn, die lediglich dazu dienen, einen einzigen Sinn zu prozessieren, seltener sind als klassischerweise angenommen wird. Stattdessen beschäftigt sich ein Großteil des Gehirns damit, Informationen über die Sinne hinweg zusammenzubringen und die einheitliche Wahrnehmung eines Objekts zu schaffen. mehr

Multisensorische Wahrnehmung des Menschen

2005 Ernst, Marc O.; Bülthoff, Heinrich H.
Kognitionsforschung
Um die Umwelt wahrzunehmen, nutzt unser Gehirn eine Vielzahl von Sinnesreizen, die es von verschiedenen Sinnesmodalitäten, wie Sehen, Hören oder Fühlen bekommt. Teilweise geben Informationsquellen aus verschiedenen Modalitäten Aufschluss über dieselbe Eigenschaft eines Objekts oder eines Events in der Umwelt. Zum Beispiel kann die Größe eines Objekts sowohl mit den Augen gesehen, wie auch mit der Hand gefühlt werden. Dies nennt man redundante Informationsquellen. In diesem Bericht verdeutlichen wir, wie redundante Information vom menschlichen Gehirn genutzt wird, um zielgerichtet mit der Umgebung interagieren zu können. Des Weiteren zeigen wir auf, welche Rolle Vorwissen über die statistischen Regelmäßigkeiten der Umwelt spielt und wie es unsere Wahrnehmung beeinflussen kann. Als Beschreibungsmodell dieser sensomotorischen Interaktionen dient hier die Bayes’sche Entscheidungstheorie. mehr

Statistische Lerntheorie und Empirische Inferenz

2004 Schölkopf, Bernhard
Informatik Komplexe Systeme Mathematik
Die Lerntheorie befasst sich mit der Extraktion von Gesetzmäßigkeiten aus Beobachtungen. Das Grundproblem hierbei ist die ,Generalisierung:’ die extrahierten Gesetzmäßigkeiten sollen nicht nur die bereits vorliegenden Beobachtungen (die ,Trainingsmenge’) korrekt erklären, sondern auch für neue Beobachtungen zutreffend sein. Dieses Problem der Induktion berührt Grundsatzfragen nicht nur der Statistik, sondern der empirischen Wissenschaften im Allgemeinen. Dazu gehören die Repräsentation von Daten und von Vorwissen, sowie die Komplexität oder Kapazität von Erklärungen bzw. Modellen. Wenn anhand eines Modells geringer Komplexität (in einer geeigneten Formalisierung dieses Begriffs) eine gegebene Menge von empirischen Beobachtungen hinreichend genau erklärt werden kann, dann garantiert die statistische Lerntheorie, dass mit hoher Wahrscheinlichkeit auch zukünftige Beobachtungen mit dem Modell konsistent sein werden. mehr
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