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Eine Forschergruppe, die sich aus Ingenieuren des Institutes für Elektronik, Signalverarbeitung und Kommunikationstechnik (IESK) der Otto-von-Guericke Universität Magdeburg und aus Biologen des Leibniz-Instituts für Neurobiologie zusammensetzt, arbeitet seit einigen Jahren an der Erforschung des Gedächtnisses. Man geht davon aus, daß sich während des Lernens, neben biochemischen Vorgängen, auch die Form und die Größe der Verbindungen zwischen den Nervenzellen ändert. Diese Veränderungen müssen statistisch an einer Vielzahl von Nervenzellen belegt werden. Nachgewiesen ist bisher nur eine Veränderung der Anzahl und der Größe der Verbindungen durch manuelles Abzählen und Klassifizieren am Mikroskop. Schwierigkeiten ergeben sich dadurch, daß die zu untersuchenden Strukturen an der Grenze der Auflösung von Lichtmikroskopen liegen und deshalb unscharf und in der Form verfälscht dargestellt werden.
Ein neuartiges Verfahren, bei dem die Nervenzelle mit Hilfe eines geometrischen Modells nachgebildet wird, erlaubt erstmals die automatische Auswertung der Form und Größe einer ausreichend großen Anzahl von Zellen. Ausgangspunkt hierzu ist ein dreidimensionales Mikroskopbild einer mit Farbstoff gefüllten Nervenzelle. Ein geometrisches Modell bestehend aus rotationssymmetrischen Grundelementen wird in das Bild gelegt. Bei der Bestimmung der Modellparameter lassen sich die Mikroskopeigenschaften wie Unschärfe und Formverfälschung berücksichtigen und damit kompensieren. Aus den Modellen können die benötigten Werte, wie Länge, Durchmesser und Volumen, der Verbindungen ermittelt werden.
Die Ergebnisse der Forschung gehen in die Entwicklung verbesserter künstlicher neuronaler Netze ein, die bestimmte Eigenschaften des biologischen Vorbildes, wie Lernfähigkeit oder Abstraktionsvermögen, simulieren können. Dazu sollen neue elektronische Schaltkreise entwickelt werden, die besser als normale Computer in der Lage sind, auch die dynamischen Vorgänge in den Nervenzellen nachzubilden.
Kürzlich fand an der Otto-von-Guericke Universität zu dieser Problematik ein Fachgruppentreffen im Rahmen der Informationstechnischen Gesellschaft (ITG) statt, bei dem Wissenschaftler aus ganz Deutschland über die Entwicklung und den Einsatz dieser neuen Schaltkreise diskutierten.
Weitere Informationen: Prof. Dr. Bernd Michaelis, Lehrstuhlleiter für Technische Informatik der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
Tel.: (0391) 67 18860, Fax: (0391) 67 11231,
E-Mail: bernd.michaelis@e-technik.uni-magdeburg.de
Berechnetes dreidimensionales Modell der Nerzenzelle
None
Criteria of this press release:
Electrical engineering, Energy, Medicine, Nutrition / healthcare / nursing
transregional, national
Research projects
German
Berechnetes dreidimensionales Modell der Nerzenzelle
None
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