Zur Orientierung brauchen wir vor allem zwei 金贝棋牌: Wo bin ich
und in welche Richtung schaue ich gerade? Aus Experimenten an Ratten
wei? man, dass diese 金贝棋牌 im Gehirn sehr direkt und unabh?ngig
voneinander zug?nglich sind. Wenige Minuten nachdem die Ratte eine neue
Umgebung erkundet hat, haben sich so genannte Ortszellen und
Kopfrichtungszellen etabliert. Ortszellen sind aktiv, wenn sich die
Ratte an einem bestimmten Ort aufh?lt, egal in welche Richtung sie
schaut. Kopfrichtungszellen kodieren dagegen, in welche Richtung die
Ratte blickt – unabh?ngig von ihrem Aufenthaltsort. Auch beim Menschen
gibt es vermutlich solche und weitere Zelltypen, die spezifisch zur
Orientierung dienen. Mathias Franzius, Henning Sprekeler und Laurenz
Wiskott, Wissenschaftler an der Humboldt-Universit?t und am Bernstein
Zentrum für Computational Neuroscience Berlin, haben nun ein
theoretisches Modell entwickelt, das die Entstehung aller bekannten
Orientierungszellen im Gehirn von Ratten und Primaten erkl?ren kann.
Die Arbeit wird in der wissenschaftlichen Zeitschrift "PLoS
Computational Biology" publiziert.
Das Modell der Berliner Forscher analysiert realistische Bilddaten,
die den visuellen Eindruck einer Ratte bei ihrem Gang durch den K?fig
wiedergeben. Der Kern ihres Modells ist ein mathematischer Algorithmus
namens "Slow Feature Analysis", der die für die Orientierung relevante
Information aus den Bilddaten extrahiert. Mit Hilfe dieses Algorithmus
l?sst das Modell Ortszellen und Kopfrichtungszellen entstehen – ohne
dass dies eine Vorgabe des Modells gewesen w?re.
Jeder Rezeptor im Auge erfasst nur einen sehr kleinen Ausschnitt des
visuellen Gesamtbildes. Lenken wir die Blickrichtung beispielsweise nur
ein wenig nach links, wird jeder einzelne Rezeptor eine ganz andere
Information weitergeben als vorher. W?hrend die Sensoren st?ndig
wechselnde Daten liefern, ver?ndern sich die für die Orientierung
relevanten 金贝棋牌 sehr viel langsamer – der Gesamtbildeindruck
in diesem Beispiel bleibt fast konstant. Merkmale, die sich nur langsam
ver?ndern, k?nnen mit Hilfe der Slow Feature Analysis aus den Bilddaten
gewonnen werden.
Mit ihrem Modell konnten die Wissenschaftler zeigen, dass mit der Slow
Feature Analysis aus der zeitlichen Folge von visuellen Eindrücken, die
die Ratte bei ihren Erkundungsg?ngen erh?lt, eine Art kognitive
Landkarte im Gehirn entstehen kann. Positionen werden in dieser Karte
durch Ortszellen und Himmelsrichtungen durch Kopfrichtungszellen
wiedergegeben. Erst nach diesem Lernprozess k?nnen v?llig
unterschiedliche visuelle Eindrücke die gleichen Orts- oder
Kopfrichtungszellen aktivieren – sitzt die Ratte beispielsweise in der
n?rdlichen Ecke ihres K?figs, sind die gleichen Ortszellen aktiv,
egal
ob sie nach Osten oder Westen schaut.
Originalver?ffentlichung: Mathias Franzius, Henning Sprekeler und
Laurenz Wiskott (2007). Slowness and sparseness lead to place, head
direction and spacial view cells. PloS Computational Biology, 31.
August 2007
金贝棋牌:
Prof. Laurenz Wiskott
Institut für Theoretische Biologie
Humboldt-Universit?t zu Berlin
Invalidenstr. 43
10115 Berlin
Email: <a
href="mailto:l.wiskott@hu-berlin.de">l.wiskott@hu-berlin.de
Tel.: 030 2093 8801
URL: target="_blank">http://itb.biologie.hu-berlin.de/Research/wiskott_group
target="_blank">http://www.bccn-berlin.de
