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TU Berlin

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Forschung

Neurowissenschaften sprechen Mathematik

Donnerstag, 16. Dezember 2010

Die Gehirn-Experten der TU Berlin haben ihr Fachgebiet innerhalb des Bernstein-Netzwerkes erfolgreich erweitert

Das Gehirn verarbeitet riesige Informationsmengen in Sekundenbruchteilen
Lupe

Könnte man die Neurowissenschaften in Schubladen stecken, scheint die Beschriftung eine klare Sache zu sein: Die Aufkleber "Medizin" und "Biologie" würden außen prangen. Seit Jahrzehnten greifen die Neurowissenschaftler auf Methoden beider Fachbereiche zurück. Doch von einer weiteren Schublade haben sie noch zu wenig Gebrauch gemacht – jener der Mathematik. "Sie wird in Zukunft die Sprache der Neurowissenschaften werden", ist sich Professor Dr. Felix Wichmann sicher.

Der Psychologe mit dem Fachgebiet "Modellierung kognitiver Prozesse" hat seit seiner Berufung als TU-Professor gemeinsam mit seinen Kollegen am Bernstein Zentrum für Computational Neuroscience (BCCN) für ein Umdenken gesorgt – und die Mathematik in den Mittelpunkt gerückt. Als Bindeglied zwischen Neurowissenschaftlern, Informatikern und Ingenieuren erleichtert sie die interdisziplinäre Zusammenarbeit.

Dass sich verschiedene Fachbereiche sinnvoll miteinander verknüpfen lassen, beweist der große Erfolg des BCCN. Hier wird seit 2004 erforscht, wie das Gehirn riesige Informationsmengen in Sekundenbruchteilen verarbeitet. Gerade hat das Bundesministerium für Bildung und Forschung die zweite Förderperiode beschlossen. Achteinhalb Millionen Euro fließen in den kommenden fünf Jahren in den Ausbau des Zentrums (TU intern berichtete). Zusätzlich bringt die Einrichtung zwei neuer Professuren und einer Juniorgruppe die Forschungen weiter voran.

Doch das ist längst nicht alles: Zukunftsforschung wird auch am Bernstein FOKUS Neurotechnology (BFNT) betrieben. Wie wäre es zum Beispiel, wenn die Befindlichkeit eines Menschen nicht mehr durch seine Handlungen oder Aussagen, sondern direkt durch seine Hirnaktivitäten erkennbar würde? Besonders hilfreich wäre das in Situationen, in denen Menschen nicht in der Lage sind, ihre Bedürfnisse zu äußern und danach zu handeln. BFNT-Ingenieure und -Neurowissenschaftler arbeiten an der Umsetzung. Nur ein Forschungsprojekt von vielen: die Entwicklung eines "driver-assisted" Systems. Es soll dabei helfen, die Reaktion des Autofahrers vorauszusagen, und so den Straßenverkehr sicherer machen. Möglicherweise könnte dann das Auto seine Geschwindigkeit drosseln, ohne dass der Fahrer einen Fuß auf der Bremse hat – seine Gedanken an den Bremsvorgang würden ausreichen.

Auch an den wissenschaftlichen Nachwuchs wird im Bernstein-Netzwerk gedacht. Seit diesem Jahr lernen und experimentieren Studierende und Doktoranden am neu gegründeten Graduiertenkolleg "Sensory Computation in Neural Systems". Das von Professor Dr. Klaus Obermayer koordinierte Projekt an der TU Berlin wird mit zwei Millionen Euro von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.

Studierende und Doktoranden lernen hier unter anderem die Auswertung von Daten – und aus Daten zu lernen. Beschäftigen sie sich beispielsweise mit der Frage, welche Regionen eines Bildes in der allerersten Sekunde betrachtet werden, so ergeben sich zwei mögliche Herangehensweisen. Klassischerweise stellen die Forscher Hypothesen auf und gleichen diese anschließend mit der Realität, den Daten, ab. Andersherum geht es jedoch schneller: Erst wird gemessen, wohin sich die Augen tatsächlich bewegen, bevor anschließend mit Hilfe maschineller Lernalgorithmen Hypothesen über mögliche neuronale Schaltkreise aufgestellt werden. Klassische Statistik und explorative Datenanalyse stehen sich in dem von Professor Wichmann initiierten Augenbewegungsprojekt gegenüber – und bringen neue Methoden auf den Lehrplan der Studierenden.

Cathrin Becker / Quelle: "TU intern", 12/2010

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