Grazer bilden Erinnerungsmuster am PC nach
Im Gehirn verankert sich eine Erinnerung nicht als statisches Bild, sondern als eine Art Film: In einer Kette von Impulsen werden Erinnerungen gebildet - es ist also ein Muster von Aktivierungen, das sich als „Spur“ durch die Nervenzelle legt.
Für solche Muster treten die Neuronen in eine Art Wettbewerb: Aktivere Zellen unterdrücken andere und steuern damit die zeitliche Abfolge der Impulse; dadurch wird sozusagen jene Erinnerung als Muster gespeichert, welche am besten zum Erlebnis passt.
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Menschliche Neuronen dienten den Forschern als Vorlage für ihr Projekt
Fortschritt für „Human Brain Project“
Forscher der TU Graz bildeten diesen Mechanismus nun am Computer in einer Simulation nach. Für das „Human Brain Project“, einem EU-Flaggschiff-Vorhaben, dem rund eine Milliarde Euro für die Forschung zur Verfügung steht, leisteten die Grazer - verantwortlich für den Bereich „Brain Computing Principles“ - ein wesentliches Stück Vorarbeit.
Wolfgang Maass vom Institut für Grundlagen der Informationsverarbeitung erklärt den Fortschritt: „Statt der künstlichen digitalen Speicherung, die nur Eins oder Null kennt, spielt hier der zeitliche Abfolge-Charakter eine große Rolle“. Gemeinsam mit Stefan Klampfl vom Grazer „Know-Center“ gelang Maass ein Computermodell, das diese „Erinnerungsspuren“ in „biologisch realistischen“ neuronalen Schaltkreisen nachmacht.
Räumlich-zeitliche Speicherung am PC
Bis jetzt werden Informationen auf Computern nur als Folge einzelner Bits gespeichert. In Zukunft könnte man mit den Erkenntnissen der Hirnforschung auch digital eine räumlich-zeitliche Codierung erreichen. Mit dem Modell, das Maass und Klampfl in der aktuellen Ausgabe des „Journal of Neuroscience“ vorstellen, weisen sie bereits in diese Richtung.
Maass erklärt den Unterschied zwischen „künstlicher“ und „biologisch realistischer“ Stimulation folgendermaßen: „Es ist wie wenn einer auf eine Trommel schlägt - ein Schlag ist zu hören - oder wenn viele auf eine Trommel schlagen, nicht in völligem Einklang, sondern als Ablauf.“
Das Team arbeitet parallel auch an anderen Effekten, die den Nachbau des menschlichen Gehirns noch umfassender machen sollen: „Dabei geht es dann auch mehr um funktionelle Faktoren, etwa, wie Sinneseindrücke verarbeitet und wie Entscheidungen getroffen werden“, so Maass.