Universität zu Lübeck - Institut für Robotik  -  Forschung - Neurologische Modellierungen
Forschung

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.

Typisches neuronales netzwerk

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).

Centre Surround Suppression (http://en.wikipedia.org/wiki/File:NCRF_redone.png)

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:

Veröffentlichungen

Ansprechpartner

Ehemalige Projektmitarbeiter
  • Christoph Metzner

2014

Christoph Metzner, Coding in the olfactory system: linking realistic and abstract models, in: Flavour, pages P10, 2014
[Bib|RIS]

2013

Christoph Metzner, Achim Schweikard and B. Zurowski, Center-Surround Interactions in a Network Model of Layer 4Cα of Primary Visual Cortex, in: BMC Neuroscience, 2013
[Bib|RIS]
B. Zurowski, F. Hamm, Christoph Metzner, H. Scholand-Engler, A. Wells and F. Hohagen, Cortical levels of GABA in patients with panic disorder are associated with the strength of metacognitive beliefs, in: Proceedings of 2nd International Conference of Metacognitive Therapy, 2013
[Bib|RIS]

2012

Christoph Metzner, Fabian Guth, Achim Schweikard and B. Zurowski, Spike-timing Dependent Plasticity Facilitates Excitatory/Inhibitory Disbalances in Early Phases of Tinnitus Manifestation, in: BMC Neuroscience, 2012
[Bib|RIS]

2011

Christoph Metzner, M. Menzinger, Achim Schweikard and B. Zurowski, Early Signs of Tinnitus in a Simulation of the Mammalian Primary Auditory Cortex, in: BMC Neuroscience, pages P383, 2011
[Bib|RIS]
Christoph Metzner, Achim Schweikard and B. Zurowski, Neurochemical Mechanisms of Perceptual Deficits in Schizophrenic Patients – A Spiking Neural Network Approach, in: Front. Comput. Neurosci. Conference Abstract: BC11 : Computational Neuroscience & Neurotechnology Bernstein Conference & Neurex Annual Meeting, 2011
[Bib|RIS]
Christoph Metzner, Achim Schweikard and B. Zurowski, Towards Realistic Receptive Field Properties in a Biologically Inspired Spiking Network Model of the Mammalian Primary Visual Cortex, in: Front. Comput. Neurosci. Conference Abstract: BC11 : Computational Neuroscience & Neurotechnology Bernstein Conference & Neurex Annual Meeting, 2011
[Bib|RIS]

2010

Christoph Metzner, Achim Schweikard and B. Zurowski, Context Integration in Visual Processing: A Computational Model of Center-Surround Suppression in the Visual System, in: BMC Neuroscience, pages P100, 2010
[Bib|RIS]