Modellierung perzeptueller Defizite in neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen
Projektbeschreibung
In den letzten Jahrzehnten wurde eine große Menge zellulärer/molekularer Ab- normalitäten im Gehirn von Patienten mit neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen (wie z.B. der Schizophrenie) gefunden. Allerdings hat dieses Wissen kaum zu effektiveren Medikamenten und Therapien geführt. Dies liegt haupt- sächlich daran, dass es nicht gelungen ist, diese Abnormalitäten mit sensorischen Defiziten, Verhaltensdefiziten und Symptomen zu verknüpfen. Rechnergestützte Modellierung bietet ein sehr mächtiges Werkzeug, um diese Verknüpfungen zu leisten.
Hier am Institut erstellen wir Computer- modelle sensorischer Informationsverarbei- tung im menschlichen Gehirn und ihrer Störungen in den oben genannten Erkranungen. Die detaillierte Natur dieser Modelle erlaubt es nun die bei Patienten gefundenen zellulären/molekularen Abnormalitäten zu integrieren und damit die zugrundeliegenden Krankheitsmechanismen zu untersuchen. Darüberhinaus er- möglichen die Modelle auch Entwicklung und Validierung potentieller Medikamente.
Wir fokussieren uns hier auf zwei sensorische Phänomene: 'Centre-Surround Suppression' (also die gegenseitige Inhibition eines Stimulus und seiner Umgebung) und oszillatorische Aktivität (also die koordinierte, rhythmische Aktivität einer Neuronenpopulation).
Kollaborationen
Darüberhinaus sind wir aktiv an Initiativen zur Entwicklung und Verbreitung von Computermodellen neuronaler Systeme (siehe z.B. www.opensourcebrain.org) beteiligt, bei denen wir als Entwickler und wissenschaftlicher Koordinatoren in folgenden Projekten tätig sind:
- "Engaging distinct oscillatory neocortical circuits" (see www.opensourcebrain.org/projects/vierlingclaassenetal2010)
- "Primary auditory cortex network" (see www.opensourcebrain.org/projects/acnet2)
- "Piriform cortex pyramidal neuron" (see www.opensourcebrain.org/projects/piriformcortexvanier)
Veröffentlichungen
2014
Coding in the olfactory system: linking realistic and abstract models, 2014. pp. P10.
Computational Multifactoriality in a Detailed Neural Network Model Resembling Centre-Surround Suppression Deficits in Schizophrenia, 2014.
2013
Center-Surround Interactions in a Network Model of Layer 4C$\alpha$ of Primary Visual Cortex, 2013.
Cortical levels of GABA in patients with panic disorder are associated with the strength of metacognitive beliefs, 2013.
2012
Spike-timing Dependent Plasticity Facilitates Excitatory/Inhibitory Disbalances in Early Phases of Tinnitus Manifestation, 2012.
2011
Early Signs of Tinnitus in a Simulation of the Mammalian Primary Auditory Cortex, 2011. pp. P383.
Neurochemical Mechanisms of Perceptual Deficits in Schizophrenic Patients -- A Spiking Neural Network Approach: BC11 : Computational Neuroscience Neurotechnology Bernstein Conference & Neurex Annual Meeting, 2011.
Towards Realistic Receptive Field Properties in a Biologically Inspired Spiking Network Model of the Mammalian Primary Visual Cortex: BC11 : Computational Neuroscience Neurotechnology Bernstein Conference & Neurex Annual Meeting, 2011.
2010
Context Integration in Visual Processing: A Computational Model of Center-Surround Suppression in the Visual System, 2010. pp. P100.
- Forschung
- Robotics Laboratory (RobLab)
- OLRIM
- MIRANA
- Ultraschallgeführte Strahlenchirurgie
- Digitaler Superzwilling: Projekt TWIN-WIN
- - Abgeschlossene Projekte -
- Hochpräzise Bewegungsverfolgung am Kopf in der Strahlentherapie
- Neurologische Modellierungen
- Modellierung von Herzbewegungen
- Bewegungskompensation in der Strahlentherapie
- Navigation and Visualisation in Endovascular Aortic Repair (Nav EVAR)
- Autonome Elektrofahrzeuge als urbane Lieferanten
- Ziel-basierendes lebenslanges autonomes Lernen
- Transkranielle Elektrostimulation
- Bestrahlungsplanung
- Transkranielle Magnetstimulation
- Navigation in der Leberchirurgie
- Stereotaktische Mikronavigation
- OP - Mikroskop
- Interaktiver C-Arm
- OCT-basierte Neurobildgebung