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Pressemitteilung BoxID: 338951 (Albert-Ludwigs-Universität Freiburg)
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Wie beeinflussen neuronale Netzwerke Bewegungen?

Wissenschaftsministerium fördert Arbeit von Freiburger Juniorprofessorin Prof. Dr. Abigail Morrison

(PresseBox) (Freiburg, ) Das Wissenschaftsministerium des Landes fördert die Arbeit von Prof. Dr. Abigail Morrison, Juniorprofessorin an der Fakultät für Biologie und dem Bernstein Center der Universität Freiburg, mit 150.000 Euro. Morrison beschäftigt sich mit der Aktivität von Nervenzellen - der Grundlage der Bewegungsabläufe bei Mensch und Tier. Sie versucht Antworten auf die Fragen zu finden, wie die Struktur und Aktivität eines neuronalen Netzwerks den Ablauf komplexer Bewegungen beeinflussen.

Wenn eine Katze sich an einen Vogel anschleicht und im richtigen Moment zum Angriff übergeht, hat ihr Gehirn hierfür aus einer Vielzahl einfacher motorischer Abläufe die passenden ausgewählt und zu einer komplexen Bewegungssequenz zusammengesetzt. Die Vorbereitungen für den erfolgreichen Sprung des Tiers begannen jedoch schon viel früher: Veränderungen im Bau des Gehirns sind die strukturellen Grundlagen von Lernvorgängen, die auch bei Bewegungen eine Rolle spielen. Nur durch diese Strukturveränderungen können im Gehirn verankerte Abläufe dann abgerufen werden. Welche Rolle die sich fortlaufend ändernden Verknüpfungsmuster des neuronalen Netzwerks hierbei spielen, ist unbekannt - ebenso wie der Zusammenhang zwischen diesen Mustern und der Aktivität der Nervenzellen. Denn die Kluft zwischen dem bisher erlangten Verständnis mikroskopisch kleiner biologischer Nervennetze und der Kombination komplexer makroskopischer Bewegungsabläufe eines ganzen Organismus ist groß.

Abigail Morrison versucht hier eine Brücke zu schlagen. Ihr Arbeitsfeld ist die Computational Neuroscience, die mit mathematischen Methoden und Computersimulationen die Vorgänge in Nervensystemen erforscht. Ihr Ansatz hierbei ist, sich dem Problem von zwei Richtungen zu nähern: Zum einen will sie bei den kleinsten Einheiten des Nervensystems beginnen und im Computermodell untersuchen, wie sich Änderungen an den synaptischen Verbindungen zwischen Neuronen auf das Verhalten eines großen Netzwerks dieser im Modell simulierten Nervenzellen verhalten. Gleichzeitig wird Abigail Morrison mit ihrer Arbeitsgruppe Netzwerkmodelle großen Maßstabs entwickeln, die in der Lage sind, komplexe Funktionalität zu erzeugen - beispielsweise kontrollierte komplexe Bewegungsabläufe. Dabei sollen jene Erkenntnisse berücksichtigt werden, die aus der Biologie zu den Grundlagen des Lernens bekannt sind. Wichtig für diese Arbeit mit theoretischen Modellbildungen ist dabei, immer die eigenen Ergebnisse mit experimentellen Daten realer, biologischer Gehirne zu vergleichen. Nur so wird das letztendlich entstehende Modell auf einer festen biologischen Grundlage stehen.

Abigail Morrison ist seit November 2009 Juniorprofessorin an der Universität Freiburg. Nun wird ihre Arbeit vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg für drei Jahre mit 150.000 € gefördert. Damit ist sie eine von drei Juniorprofessorinnen und professoren der Universität Freiburg, die im Rahmen der "Zukunftsoffensive IV" diese Förderung erhält. Die finanzielle Unterstützung erlaubt ihr den Ausbau ihrer Arbeitsgruppe und die Anschaffung dringend benötigter wissenschaftlicher Ausrüstung.