Ernst-Strüngmann-Institut der Max-Planck-Gesellschaft

Nichtlineare Einheiten fungieren beim maschinellen Lernen als Schalter, die zwischen verschiedenen linearen Verarbeitungsmodi hin- und herschalten

Ist ein Ereignis zu einem bestimmten Zeitpunkt wahrscheinlicher, verfolgt das Gehirn die Zeit bis zum Eintreten präziser

Eine neue Studie des Ernst Strüngmann Instituts zeigt, dass Gesichtsausdrücke artenübergreifend Rückschlüsse auf kognitive Zustände ermöglichen und sogar vorhersagen können

Rhythmisch aktive neuronale Netze könnten künstliche Intelligenz leistungsfähiger und energieeffizienter machen

Neue Erkenntnisse über neuronale Wellen könnten die Entwicklung energieeffizienter KI-Systeme revolutionieren

Die Repräsentation des Raums im Gehirn wird seit Jahrzehnten erforscht. Unser Team am Ernst Strüngmann Institut (ESI) zielt darauf ab, das zugrundeliegende neuronale Netzwerk bis ins Detail aufzuklären. Dazu verwenden wir modernste 3D Elektronenmikroskopie und KI-basierte Analysetechnologie. Da diese Techniken volumenbegrenzt sind, konzentrieren wir uns hauptsächlich auf das Gehirn der Etruskerspitzmaus, des kleinsten Landsäugetiers. Damit werden wir erstmals in der Lage sein, seit langem diskutierte Hypothesen über den Aufbau des Navigationssystems in Säugetiergehirnen zu testen.

Wenn eine Gruppe von Nervenzellen mehrere Aufgaben im Gehirn gleichzeitig erledigt, wie ist deren Aktivität repräsentiert? Hat die Evolution für diese Herausforderung der neuronalen Verarbeitung immer dieselbe Lösung entwickelt, oder existieren artspezifische Eigenheiten? Um diese Fragen zu beantworten, arbeitet unsere Forschungsgruppe mit den zwei Tierarten, die am häufigsten in den Systemischen Neurowissenschaften untersucht werden: Mäuse und Primaten. Dafür beobachten wir in einem natürlichen Kontext visuell bedingte Entscheidungen und Reaktionen der Tiere. 

Mit dem Begriff „Kohärenz“ bezeichnet man in den Neurowissenschaften gleiche Schwingungen (Oszillationen), die zwischen Hirnarealen entstehen. Ist Kohärenz ein Kommunikationsmechanismus oder ein Nebenprodukt der anatomischen Verbundenheit? Unsere Experimente am Ernst Strüngmann Institute (ESI) for Neuroscience sowie ein Modell zeigten, dass – entgegen früherer Vermutungen – Kohärenz aus Kommunikation resultiert, basierend auf der anatomischen Verbundenheit verschiedener Hirnareale und ihrer oszillatorischen Leistung.

Unsere Wahrnehmung der Welt beruht auf der koordinierten Aktivität vieler Milliarden Nervenzellen im Gehirn. Wir am Ernst Strüngmann Institut (ESI) haben Hinweise auf eine Verarbeitungsstrategie gefunden, mit der unser Gehirn auf wiederholte Begegnungen mit einem visuellen Stimulus in kurzer Zeit effizienter reagiert. Die genaue Kenntnis dieser Mechanismen könnte in Zukunft Wege eröffnen, diese Fähigkeit therapeutisch nutzbar zu machen.

Alles was wir wahrnehmen, fühlen oder tun, entsteht durch die Kommunikation vieler Milliarden Neurone im Gehirn. Neuronale Kommunikation wird durch die Balance zwischen Hemmung und Erregung geformt. Wir am Ernst Strüngmann Institut haben jetzt eine neue Klasse von Nervenzellen entdeckt, die eine wichtige Rolle bei der reibungslosen Übermittlung von Informationen spielen könnten.