Bernstein Partner

Öffentliche Bekanntmachung:	2006
Förderzeitraum:	2007 - 2010
Gesamtvolumen:	12,5 Mio. EURO
Vorhabenanzahl:	31

Bernstein Gruppen

Bernstein Kooperationen

1. Ziele des Förderschwerpunktes

Mit der BMBF-Förderinitiative „Nationales Netzwerk Computational Neuroscience“ und der Gründung der vier „Bernstein Zentren für Computational Neuroscience“ ist es gelungen, die in Deutschland vorliegende, hervorragende Expertise in den experimentellen und theoretischen Neurowissenschaften in einer neuen Qualität zu bündeln, zu vernetzen und international sichtbar zu machen. Die Bernstein Partner sollen weitere Kapazitäten auf dem interdisziplinären Forschungsfeld der Computational Neuroscience in das Nationale Netzwerk einbinden sowie hervorragende experimentelle Kapazitäten an eine interdisziplinäre Zusammenarbeit mit Theoretikern heranzuführen und so das bestehende Netzwerk zu verstärken.
Das BMBF fördert strukturelle Maßnahmen zur Weiterentwicklung, Zentrierung und Vernetzung der in Deutschland vorliegenden Kapazitäten im Bereich der experimentellen und theoretischen Neurowissenschaften. Das in Deutschland vorliegende Potenzial in den theoretischen und experimentellen Neurowissenschaften soll genutzt werden, um durch eine verstärkte Erarbeitung und Vernetzung neurowissenschaftlicher Kenntnisse neue Forschungsimpulse zu induzieren. Mit den Bernstein Gruppen sollen neue lokale Strukturkerne geschaffen werden, die das Spektrum der Forschungsansätze der Bernstein Zentren erweitern. In Bernstein Kooperationen zwischen Arbeitsgruppen innerhalb und außerhalb der Bernstein Zentren sollen insbesondere auch vorwiegend experimentelle Kapazitäten an eine Integration theoretischer Ansätze herangeführt werden.

2. Stand der Fördermaßnahme

Mit der Fördermaßnahme " Nationales Netzwerk Computational Neuroscience: Bernstein Partner" unterstützt das BMBF die experimentellen und theoretischen Neurowissenschaften in Deutschland und fördert seit 2007 fünf Bernstein Gruppen und 11 Bernstein Kooperationen. Das BMBF beabsichtigt, in den Jahren 2007 bis 20010 rund 12,5 Millionen Euro zur Verfügung zu stellen.

3. Geförderte Vorhaben

a) Kurzbeschreibungen der laufenden Vorhaben

Bernstein Gruppen

Funktionelle Adaptation des visuellen Kortex

Universität Bremen Fachbereich 01 Physik/Elektrotechnik Institut für Theoretische Physik Otto-Hahn-Allee 1 28359 Bremen

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Klaus Pawelzik 0421 218-3645 01GQ0705 1.296.234 EUR 01.04.2007 - 30.04.2011

Ziel ist das Verständnis funktioneller Adaptation im Sehsystem, untersucht mit theoretischen und experimentellen Ansätzen und Konzepten der Neurowissenschaft: Das visuelle System passt sich dynamisch der Umwelt an, extrahiert Wichtiges aus der Flut der Reize und analysiert sie im Kontext. Die Dynamik und neuronale Mechanismen funktioneller Adaptation werden beschrieben, die Leistungen des Gehirns bzw. der Person werden im Modell reproduziert. Experimentelle Paradigmen werden auf theoretischen Vorgaben beruhen und Synergien zwischen Theorie und Experiment erzeugen. Verschiedene methodische Ansätze werden kombiniert, um übergreifende Modelle auszuwählen und Theorien zu entwickeln. Im bereits bestehenden Studiengang Neuroscience wird der Nachwuchsförderung dienen. Das verbesserte Verständnis neuronaler Adaptionsmechanismen wird die Basis für neue Algorithmen der Robotersteuerung und für künstliches Sehen bilden und zu Diagnose und Behandlung kognitiver Defizite beitragen.

Bernstein Kooperationen

Verbundprojekt: Olfaktorische Kodierung

Verbundprojekt: Informations-Kodierung

Verbundprojekt: Aktionspotenzial-Kodierung

Verbundprojekt: Olfaktorische Kodierung

Die Pilzkörper der Honigbiene

Freie Universität Berlin Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie Institut für Biologie - Neurobiologie Königin-Luise-Str. 28/30 14195 Berlin

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Prof. Dr. Randolf Menzel 030 838-53930 01GQ0772 424.005 EUR 01.03.2007 - 31.08.2011

Das olfaktorische System der Insekten ist ein ideales Modell, um natürliche neuronale Netze in ihrer Vollständigkeit - von der sensorischen Kodierung bis zur Kontrolle des Verhaltens - zu verstehen. Die modulare Struktur der Verarbeitungsstufen reicht von den Sinneszellen über die Glomeruli in den Antennalloben zu den Mikroschaltkreisen in den Pilzkörpern. Diese Struktur ist für theoretische Modelle besonders interessant, wenn realistische Simulationen der Gehirnaktivität gesucht werden. Im experimentellen Teil werden Einzelneurone im Antennallobus und in den Pilzkörpern elektrophysiologisch und optophysiologisch charakterisiert und ihre morphologischen Verzweigungen mikroskopisch vermessen. Auf dieser Grundlage werden Modelle des olfaktorischen Systems entwickelt. Diese detailreichen Modelle werden es ermöglichen, die Kodierung von Duftidentität und Duftkonzentration entlang der verschiedenen Stufen der Duftverarbeitung zu verfolgen sowie die Veränderungen, die durch Lernen hervorgerufen werden, zu erfassen. Erwartet wird, dass die Erkenntnisse allgemeine Prinzipien der olfaktorischen Kodierung aufdecken werden, die auch auf den Menschen übertragbar sind.

Verbundprojekt: Informations-Kodierung

Teilprojekt 1

Universität zu Köln Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät Zoologisches Institut Weyertal 119 50931 Köln

Leiter: Tel.: FKZ: Betrag: Laufzeit:

Dr. Martin Göpfert 0221 470-3102 01GQ0721 247.678 EUR 01.02.2007 - 30.04.2011

Sinnesorgane transformieren externe Eingangssignale in elektrische Ausgangssignale. Die zugrunde liegende Signalkaskade lässt sich im Ohr von Insekten anhand des sensorischen Eingangs (schallinduzierte Schwingungen) bzw. Ausgangs (schallevozierte Spike Trains) in vivo rekonstruieren. Diese beiden komplementären Ansätze werden kombiniert mit dem Ziel, den Beitrag dezidierter sensorischer Verarbeitungsschritte auf neuronale Präzision und Variabilität zu quantifizieren. Ausgangsbasierte Rekonstruktionsmethoden werden anhand eines physikalisch definierten Modells der Signalkaskade im Drosophila-Ohr getestet. Rekonstruktionsmethoden basierend auf Summenableitungen werden unter Verwendung des Modells und dessen biologischen Vorbilds etabliert. Durch Kombination ausgangs- und eingangsbasierter Rekonstruktionsmethoden wird der Einfluss sensorischer Mechanismen auf den sensorischen Ausgang am Beispiel des Drosophila-Ohrs quantifziert. Das Projekt verspricht detailierte Einblicke in die Funktion biologischer Sensoren und deren Analyse. Potentielle Applikationen liegen in den Bereichen Sensor-Entwicklung, Netzwerkanalyse, und diagnostisches Screening.

b) Liste der abgeschlossenen Vorhaben