Computational Neurophysics
Forschung
Um in einer komplexen Umwelt leben und überleben zu können, muss unser Gehirn ständig große Mengen an sensorischen Signalen verarbeiten und diese Informationen in unsere Wahrnehmung integrieren. Dabei muss die Verarbeitung hochgradig adaptiv sein und sich schnell an die aktuelle Situation anpassen, z. B. an eine Verhaltensaufgabe, Kontextinformationen in der Umgebung, oder an einen internen Zustand des Gehirns. Es ist eines der größten Rätsel der theoretischen Neurowissenschaften, wie unser Gehirn ein modulares Netzwerk auf solche wechselnden Ziele hin orchestriert, und dabei die begrenzten neuronalen Ressourcen optimal auf die aktuellen Berechnungserfordernisse abstimmt.
In unserer Arbeitsgruppe forschen wir daran, die neuronalen Mechanismen und Rechenprinzipien zu verstehen, die der flexiblen und robusten Informationsverarbeitung zugrunde liegen - mit besonderem Schwerpunkt auf dem visuellen System. Für unsere Projekte verwenden wir verschiedene Ansätze, die Theoriebildung, Modellierung, numerische Simulationen, mathematische Analysen und die Anwendung von Werkzeugen aus dem maschinellen Lernen und der KI-Forschung umfassen. Die Datenanalyse und die Entwicklung neuer Datenverarbeitungswerkzeuge erfolgt in Zusammenarbeit mit Partnerlaboren, die psychophysikalische und elektrophysiologische Experimente in Bremen und im Ausland durchführen.
Unsere aktuellen Forschungsschwerpunkte sind das Verständnis der kollektiven Dynamik in rekurrenten neuronalen Netzen und die Erforschung der flexiblen Informationsverarbeitung und Integration in modularen Systemen. In Zusammenarbeit mit Ingenieuren, Physiologen, Informatikern und Medizinern verfolgen wir aktiv den Transfer von Erkenntnissen aus der Grundlagenforschung in technische und medizinische Anwendungen (z.B. zur Entwicklung effizienter intrakortikaler Sehprothesen oder zum Bau adaptiver intelligenter Maschinen).
Die Gruppe besteht seit 2010 und wurde zunächst durch den Bernstein Award in Computational Neuroscience des BMBF für die Forschung zum Thema 'Rapid Parallel Configuration of Visual Information Processing' gefördert. Unser Labor ist Teil der Abteilung für Theoretische Physik.
