Einzelprojekt

BINDA - Neues Softwarepaket und Mustererkennungsalgorithmen für große, hochdimensionale neuronale Datensätze

Förderkennzeichen: 031L0167
Fördersumme: 447.907 EUR
Förderzeitraum: 2019 - 2022
Projektleitung: Dr. Martin Vinck
Adresse: Ernst Strüngmann Institut gGmbH
Deutschordenstr. 46
60528 Frankfurt am Main

Das Einzelprojekt BINDA beschäftigt sich mit dem Thema Datenverarbeitung in den Neurowissenschaften. In den vergangenen 30 Jahren hat sich die Messtechnik, mit der einzelne Nervenzellen und Hirnströme untersucht werden können, stark verbessert. Waren früher nur Einzelmessungen mit einer einzigen Elektrode möglich, so können heute mehr als 1000 Messkanäle gleichzeitig Daten liefern. Dank dieses technologischen Fortschrittes stehen nun sehr große Datensätze zur Verfügung, mit denen beispielsweise das kollektive Verhalten von Nervenzellen erforscht werden kann. Die für eine solche Datenanalyse notwendigen Software-Werkzeuge müssen jedoch immer komplexere Berechnungen ausführen und stoßen in immer kürzeren Abständen an ihre Kapazitätsgrenzen.

Hier setzt BINDA an: Im Rahmen des Projekts soll ein Paket neuer Softwarewerkzeuge und mathematischer Techniken entwickelt werden, mit dem in Hochleistungsrechnern hochkomplexe neuronale Datensätze untersucht werden können. Es soll künftig möglich sein, elektrophysiologische Daten des Gehirns effektiv zu analysieren und zu visualisieren. Ein Schwerpunkt der geplanten Analysemöglichkeiten liegt auf der Darstellung von Interaktionen und der Frage nach Korrelationen zwischen Nervenzellen. Es ist vorgesehen, entsprechende Algorithmen zu entwickeln und mit ihrer Hilfe aus den Datensätzen signifikante Muster zu extrahieren. Die geplante Open-Source-Plattform soll unter anderem über modernste Methoden des maschinellen Lernens verfügen, mit denen immer wiederkehrende Aktivitätsmuster von Nervenzellen erkannt werden können.

Die neu entwickelten Methoden und Softwarewerkzeuge werden die Grundlagenforschung in den Neurowissenschaften wesentlich verbessern und mittelfristig auch im klinischen Umfeld Anwendung finden.