Bernstein Preis

Öffentliche Bekanntmachung:	2006 - jährlich wird ein Bernstein Preis Forschungsvorhaben im Rahmen der Möglichkeiten der jeweils geltenden mittelfristigen Finanzplanung gefördert
Förderzeitraum:	pro Bernstein Preis-Vorhaben bis zu fünf Jahre
Gesamtvolumen:	pro Bernstein Preis-Vorhaben bis zu 1,250 Mio. €
Vorhabenanzahl:	4

1. Ziele des Förderschwerpunktes

Mit der Fördermaßnahme "Nationales Netzwerk Computational Neuroscience" hat das BMBF vier "Bernstein Zentren für Computational Neuroscience" gegründet und das Forschungsfeld zu einer neuen Qualität ausgebaut, vernetzt und international sichtbar gemacht. Für die nachhaltige Stärkung und Etablierung der Computational Neuroscience in Deutschland ist die Gewinnung exzellenter Nachwuchswissenschaftlerinnen und Nachwuchswissenschaftler von besonderer Bedeutung. Einen wesentlichen Beitrag dazu leisten die Bernstein Zentren durch ihre Konzepte zur Nachwuchsförderung auf der Ebene von Studiengängen und Graduiertenkollegs. Ein entscheidender Bedarf besteht darüber hinaus jedoch auch bei der Gewinnung und Förderung von jungen Forscherinnen und Forschern für die Leitung von Nachwuchsgruppen. Gewinner des Bernstein Preises können durch den Aufbau und das Führen einer eigenen Arbeitsgruppe ihr Forschungsprofil ausbauen und wissenschaftliche Eigenständigkeit entwickeln.

Mit der Fördermaßnahme "Bernstein-Preis" wird herausragenden jungen Nachwuchswissenschaftlerinnen und Nachwuchswissenschaftlern durch die Förderung von Forschungsvorhaben ermöglicht, innovative Projektideen in den Computational Neuroscience umzusetzen. Hierdurch sollen ihre akademische Qualifikationen gestärkt werden. Die im Rahmen des "Bernstein Preises" geförderten Projekte sollen zu einem integrativen Bestandteil des Nationalen Netzwerkes Computational Neuroscience werden und neue wissenschaftliche Impulse liefern.

Gefördert werden Forschungsprojekte, die von jungen, promovierten, deutschen oder ausländischen Nachwuchswissenschaftlerinnen oder Nachwuchswissenschaftlern (Postdoktoranden) konzipiert und von ihnen an einer deutschen Forschungseinrichtung durchgeführt werden. Die jungen Projektleiterinnen und Projektleiter sollen durch die Umsetzung ihrer Projekte und durch den Aufbau einer Nachwuchsgruppe die Möglichkeit erhalten, selbständig und unabhängig zu forschen. Die Durchführung der geförderten Forschungsprojekte kann innerhalb oder außerhalb der Bernstein Zentren erfolgen.

2. Stand der Fördermaßnahme

Der Bernstein Preis wurde erstmalig im Oktober 2006 überreicht. Er ging an den Tübinger Forscher Dr. Matthias Bethge. Er baut mit dem Preisgeld eine eigene Forschungsgruppe am Max Planck Institut für Biologische Kybernetik auf, die fünf Jahre lang die neuronalen Grundlagen der Signalverarbeitung im Gehirn erforschen wird. Der Bernstein Preis wird jährlich ausgeschrieben.

3. Geförderte Vorhaben

a) Kurzbeschreibungen der laufenden Vorhaben

Bernstein Preis für Computational Neuroscience 2009

Modulation von Bewertungsprozessen beim menschlichen Entscheidungsverhalten: ein neurocomputationaler Ansatz

Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf Neurozentrum - Institut für Systemische Neurowissenschaften Martinistr. 52 20251 Hamburg

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Jan Gläscher 040 7410-58804 01GQ1006 1.324.304 EUR 01.01.2011 - 31.12.2015

Dieses Vorhaben am Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf erforscht die neuronalen Grundlagen des menschlichen Entscheidungsverhaltens. Eine zentrale Annahme ist dabei, dass einer Entscheidung ein Bewertungsprozess vorausgeht, in dem die verschiedenen Entscheidungsoptionen miteinander verglichen werden. Die Forschungsarbeiten kombinieren Verhaltensexperimente mit der funktionellen Magnetresonanz-Tomographie (fMRT). Die Versuchspersonen sollen sich beispielsweise zwischen verschiedenen Symbolen entscheiden, die jeweils mit einem Geldgewinn oder -verlust verbunden sind, wobei den Probanden der Zusammenhang zwischen Symbol und Geldwert zunächst unbekannt ist. Mithilfe der fMRT wird analysiert, welche Gehirnareale aktiv sind, wenn die Probanden nach und nach lernen, welche Entscheidungen am häufigsten lohnende Gewinne nach sich ziehen. In weiteren Versuchen wird erforscht, was passiert, wenn die Situation komplexer wird und unterschiedliche Faktoren die Entscheidungsfindung beeinflussen. So wird unter anderem analysiert, welche unbewussten Bewertungsprozesse (z.B. Attraktivität von Personen) oder Vorurteile im Gehirn bei Entscheidungsprozessen verrechnet werden. Außerdem wird erforscht, wie sehr sich der Einzelne von den Entscheidungen anderer Personen beeinflussen lässt und wie sehr eine solche Einflussnahme auch davon abhängt, wie sympathisch die anderen Personen erscheinen. In einem weiteren Projekt wird untersucht, inwiefern Neurotransmitter (die Botenstoffe im Gehirn), genetische Faktoren oder auch die Ernährung bei Entscheidungs- und Umlernprozessen eine Rolle spielen. Die Daten aus den Experimenten werden anschließend mit Vorhersagen aus bestimmten Lern- und Entscheidungsmodellen verglichen. Ein besseres Verständnis der Entscheidungsfindung könnte zu besseren Therapien bei psychiatrischen Erkrankungen beitragen, da bei Depression oder bei Zwangsstörungen das Entscheidungsverhalten beeinträchtigt ist.

Bernstein Preis für Computational Neuroscience 2008

Einfluss zell-intrinsischer Eigenschaften auf die Verarbeitung neuronaler Signale

Humboldt-Universität zu Berlin Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I Institut für Biologie Invalidenstr. 43 10115 Berlin

Leiterin: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Susanne Schreiber 030 20938652 01GQ0901 1.234.804 EUR 01.08.2009 - 31.07.2014

Biologisches Verhalten entsteht durch die koordinierte Aktivität von Neuronen. Für die Funktionsweise des Nervensystems sind dabei sowohl die Struktur der lokalen Netzwerke als auch die intrinsischen Eigenschaften der beteiligten Zellen entscheidend. Die intrinsischen Eigenschaften werden stark durch die Dynamik der Ionenkanäle geprägt und bestimmen, wie eine Zelle Eingangssignale in elektrische Antwortimpulse umwandelt. Daher ist davon auszugehen, dass die zell-intrinsischen Eigenschaften einen großen Einfluss auf die neuronale Informationsverarbeitung haben. Ziel des Projektes ist es, diesen Einfluss der zell-internen Dynamik auf die Prozessierung neuronaler Signale zu untersuchen. Dazu werden mathematische Simulationen von Nervenzellen durchgeführt und mit elektrophysiologischen Untersuchungen im System des Entorhinalen Cortex und des Hippocampus der Ratte kombiniert. Dabei wird die neuronale Verarbeitung von der Ebene der Ionenkanäle über die einzelne Nervenzelle bis hin zur Ebene von Netzwerken von Zellen analysiert.

Bernstein Preis für Computational Neuroscience 2007

Die Rolle des Rauschens in der sensorischen Signalverarbeitung

Ludwig-Maximilians-Universität München Fakultät für Biologie Department Biologie II Großhaderner Str. 2 82152 Planegg

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Jan Benda 089 2180 74137 01GQ0802 1.249.958 EUR 01.08.2008 - 31.07.2013

Jede Information über die Außenwelt, die ein Tier erhält, wird von den Sinnesorganen in neuronale Signale umgesetzt - Nervenzellen "feuern" kurze, elektrische Impulse. Diese Antworten können jedoch sehr variabel sein. Auf den ersten Blick scheint dies einer präzisen neuronalen Signalübertragung entgegen zu stehen. Allerdings müssen sensorische Systeme Information verarbeiten und das "Rauschen" kann dabei eine wichtige Rolle spielen, da es die Synchronisation der Antworten vieler Neurone untereinander stark beeinflusst. Auf diese Weise könnte das Rauschen helfen, nur verhaltensrelevante Aspekte sensorischer Stimuli herauszufiltern. Ziel ist, die Rolle des Rauschens bei der Signalverarbeitung in sensorischen Systemen zu untersuchen. Dazu werden vergleichende elektrophysiologische Experimente am aktiven und passiven elektrosensorischen System zweier Arten von schwach elektrischen Fischen durchgeführt. Verhaltensbeobachtungen im Labor und in der natürlichen Umgebung ergeben wichtige Daten zur Statistik natürlicher Stimuli. Die gewonnenen Erkenntnisse werden einen wichtigen Beitrag zum Verständnis neuronaler Informationsverarbeitung auch im menschlichen Gehirn leisten.

Bernstein Preis für Computational Neuroscience 2006

Erforschung der neuronalen Kodierung und Inferenz in den frühen visuellen Verarbeitungsstufen

Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik Abt. für Empirische Inferenz für maschinelles Lernen und Wahrnehmung Spemannstr. 38 72076 Tübingen

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Matthias Bethge 07071 601-535 01GQ0601 1.150.583 EUR 01.01.2007 - 31.12.2011

Dieses Forschungsprojekt beschäftigt sich mit dem Problem der perzeptuellen Inferenz von natürlichen Bildern und den dazugehörigen neuronalen Prozessen auf verschiedenen Ebenen: 
(A) Entwicklung von mathematischen generativen Modellen natürlicher Bilder und Bildtransformationen mit Hilfe von unüberwachtem Lernen.
(B) Durchführung psychophysischer Studien um festzustellen, wie gut die Variablen der mathematischen Bildmodelle auch die tatsächlich wahrnehmbaren Änderungen in natürlichen Bildern beschreiben.
(C) Entwicklung von neuen effizienten Methoden, um Spike-Antworten von Neuronen auf natürliche Stimuli vorherzusagen, mit dem Ziel den Beitrag dieser Neurone hinsichtlich der Bildverarbeitung im frühen visuellen System zu erschließen.