Theoretische Neurowissenschaft

Gegenstand des Seminars ist die Vermittlung von Methoden der Modellbildung für die Neurowissenschaften. Die Funktionssysteme des Nervensystems einschließlich dem Gehirn gehören zu den komplexesten Wirkungsgefüge, die wir in der Natur beobachten können. Darüber hinaus sind biologische neuronale Netzwerke kognitive Systeme, die allein deswegen von besonderem Interesse für die Informatik sind. Die Modellbildung neuronaler Systeme lässt sich gut auf andere nicht-biologische Systeme anwenden (z.B. autonome Systeme, Verkehrsnetzwerke, Logistik) und dienen daher als geeigneter Use Case, um entsprechende Methodenkompetenz zu entwickeln. Im Seminar werden wir uns mit beobachtbaren und simulierbaren nicht-linearen Dynamiken beschäftigen, die im Nervensystem auf unterschiedlichen Zeitachsen miteinander reziprok gekoppelt sind, wie zum Beispiel neuronale elektrische Aktivitäten und aktivitätsabhängige plastische Prozesse, die auf einer anderen Zeitachse wiederum den Aktivitätsfluss verändern. Anhand von Originalpublikation werden informatische und mathematische Methoden vermittelt, um solche Prozesse und Systeme zu modellieren. An verschiedenen neuronalen Funktionssystemen wie z.B. dem visuellen oder dem hippokampalen Funktionssystem zur Gedächtnisbildung werden die o.g. Modelle entwickelt.