Kurzfassung

Ziel des Vorhabens ist die Untersuchung der Informationsübertragung in großen Systemen von Neuronen, wobei die Untersuchungs- und Messmethoden der Neurophysiologie mit stochastischen Modellbildungen und -analysen (stochastische Differentialgleichungen und Punktprozesse) kombiniert zum Einsatz kommen sollen.

Es sollen stochastische Störungsmechanismen untersucht werden, die ein unterschwellig eingehendes Signal in den einzelnen Neuronen eines Zellverbundes verrauschen und damit in zufälliger...Ziel des Vorhabens ist die Untersuchung der Informationsübertragung in großen Systemen von Neuronen, wobei die Untersuchungs- und Messmethoden der Neurophysiologie mit stochastischen Modellbildungen und -analysen (stochastische Differentialgleichungen und Punktprozesse) kombiniert zum Einsatz kommen sollen.

Es sollen stochastische Störungsmechanismen untersucht werden, die ein unterschwellig eingehendes Signal in den einzelnen Neuronen eines Zellverbundes verrauschen und damit in zufälliger Weise dahingehend verstärken, dass jedes dieser Neuronen zu zufälligen Zeitpunkten Spikes (d.h. Aktionspotenziale) oder Spikepakete aussenden kann.

Ein unterschwellig einer großen Zahl parallel arbeitender Neuronen eingeprägtes Signal wird dabei in die Kollektion aller in den einzelnen Neuronen erzeugten Spikefolgen umgesetzt. Aus dieser Kollektion von Spikefolgen kann die Gestalt des eingeprägten Signals durch Methoden der Punktprozessstatistik im Wesentlichen rekonstruiert werden.
Dabei kommen allerdings gewisse strukturelle Deformationen ins Spiel, die mathematisch beschrieben werden müssen.

Mathematische Modelle für die Informationsübertragung in großen Systemen von Neuronen sollen mit analytischen und probabilistischen Methoden bearbeitet und in ihren Eigenschaften durch Computersimulationen visualisiert werden. Gleichzeitig sollen neurophysiologische Untersuchungen an geeigneten Zellsystemen (einzelne Nervenzellen und neuronale Netzwerke von 20-100 Neuronen) dazu führen, existierende und neu zu erarbeitende mathematische Modelle auf Tauglichkeit zur Beschreibung der Vorgänge in diesen Zellsystemen zu prüfen bzw. wirklichkeitsnah zu gestalten. Das Vorhaben wird daher an einer Schnittstelle zwischen Neurophysiologie und Stochastik angesiedelt sein.

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