Forschung

Neuronale Modelle

Beschreibung, Messung, Vorhersage und Charakterisierung des Antwortverhaltens von Neuronen im auditorischen System

Das Antwortverhalten eines Neurons zu beschreiben bedeutet, vorherzusagen bei welchem Stimulus und zu welcher Zeit es ein Aktionspotential erzeugt. Wie kann man nun das Antwortverhalten eines Neurons messen? Das Antwortverhalten eines Neurons auf einen Stimulus ist bestimmt durch den Spiketrain, welchen das Neuron als Antwort auf den Stimulus erzeugt. Um das Antwortverhalten eines Neurons auf beliebige Stimuli zu messen, kann man nur folgendes Experiment machen: Man legt einen auditorischen Stimulus an und misst den Spiketrain. Der Stimulus kann natürlich sehr lang sein und verschiedene "Arten" auditorischer Stimuli enthalten wie Rauschen oder unterschiedliche Reintöne. Die Messung des Antwortverhaltens ist nun die Folgerung des Antwortverhaltens aus dem eben beschriebenen Experiment. D.h. aus angelegtem Stimulus und gemessenem Spiketrain wird der wahrscheinliche Spiketrain bei beliebigem Stimulus ermittelt. Die Messung sollte also eine Vorhersage von Bekanntem auf Unbekanntes ermöglichen.

a: Lineares rezeptives Feld eines spikenden Neurons.
b: Rekonstruktion mit einer Regularisierungsmethode.
c: Rekonstruktion mit "reverse correlation". Die zeitliche Struktur geht verloren.
d: Rekonstruktion mit einer Supportvektor-Maschine.

Die Abbildung illustriert verschiedene Verfahren, das rezeptive Feld eines nichtlinearen Neurons zu beschreiben. Die relativ gut bekannte nichtlineare Vorverarbeitung in der Cochlea wurde hierfür simuliert. Der resultierende spektro-temporale Stimulus wurde mit dem rezeptiven Feld aus Abbildung a gefaltet. Das Modell-Neuron spiked, wenn immer diese Faltung (das Membranpotential) eine gewisse Schwelle überschreitet. Aus diesem Spiketrain wurde das rezeptive Feld des Neurons mit drei verschiedenen Verfahren rekonstruiert (Abbildungen b, c und d). Der Ansatz mit Supportvektor-Maschinen ermöglicht auch eine Beschreibung eines in doppelter Hinsicht nichtlinearen Neurons, bei dem das Membranpotential in nichtlinearer Weise vom spektro-temporalen Stimulus abhängt.


Beutelokalisation durch das Seitenliniensystem

Neuronale Modelle zur Beutelokalisation des Krallenfrosches unter und über Wasser.

Zwicker-Ton

Ein neuronales Modell zum Zwicker-Ton.

KI

Ein automatischer Beweiser für Identitäten. Interessante Sätze werden selbständig gefunden.

Quellcode
Dokumentation zu einer Vorgängerversion.

Publikationsliste

2007

Goulet J, Engelmann J, Chagnaud BP, Franosch JMP, Suttner MD, van Hemmen JL. Object localization through the lateral line system of fish: Theory and experiment. J. Comp. Physiol. A : (2007) ( PDF 830 KB )

Franosch JMP. Beschreibung, Messung, Vorhersage und Charakterisierung des Antwortverhaltens von Neuronen im auditorischen System , Dissertation ( 2007 ) ( PDF 2.7 MB )

2005

Franosch JMP, Sichert AB, Suttner MD and van Hemmen JL. Estimating position and velocity of a submerged moving object by the clawed frog Xenopus and by fish - A cybernetic approach. Bio Cybern : (2005) ( PDF 355 KB )

Franosch JMP, Lingenheil M and van Hemmen JL. How a Frog Can Learn What is Where in the Dark. Phys Rev Lett 95:078106 (2005) ( PDF 148 KB )

2003

Franosch JMP, Sobotka MC, Elepfandt A and van Hemmen JL. Minimal Model of Prey Localization through the Lateral-Line System. Phys Rev Lett 91:1581011-1581014 (2003) ( PDF 214 KB , PS GZip 234 KB )

Franosch JMP, Sobotka MC, Elepfandt A and van Hemmen JL. Minimal Model of Prey Localization through the Lateral-Line System. In: Proceedings of the 29th Göttingen Neurobiology Conference and the 5th Meeting of the German Neuroscience Society 2003 . Eds. Elsner N and Zimmermann H ( Thieme, Stuttgart, 2003 ), p. 472 ( Text 3 KB )

Franosch JMP, Elepfandt A and van Hemmen JL. Minimal Model of Prey Localization through the Lateral-Line System , Poster presentation at the Göttinger Neurobiologentagung ( 2003 ) ( PDF 581 KB , PS GZip 1.2 MB , TeX 8 KB )

Franosch JMP, Kempter R, Fastl H and van Hemmen JL. Zwicker Tone Illusion and Noise Reduction in the Auditory System. Phys Rev Lett 90:178103 (2003) ( PDF 166 KB , PS GZip 539 KB )

2001

Fastl H, Patsouras D, Franosch JMP, van Hemmen JL. Zwicker tones for pure tone plus band limited noise. In: Physiological and Psychophysical Bases of Auditory Function, Proc. of the 12th International Symposium on Hearing . Eds. D. Breebaart et al. ( Shaker, Maastricht, 2001 ), p. 67-74 ( kein Download verfügbar)

Franosch JMP and van Hemmen JL. Zwicker Tone Illusion and Noise Reduction in the Auditory System , Poster presentation at the Göttinger Neurobiologentagung ( 2001 ) ( PDF 875 KB , PS GZip 192 KB )

Franosch JMP and van Hemmen JL. Zwicker Tone Illusion and Noise Reduction in the Auditory System. In: Proceedings of the 4th Meeting of the German Neuroscience Society 2001 , Vol. 1 . Eds. Elsner N and Kreutzberg GW ( Thieme, Stuttgart, 2001 ), p. 593 ( PDF 90 KB )

1999

Franosch JMP and van Hemmen JL. Lateral Inhibition Enhances the Detectability of a Pure Tone in the Presence of Background Noise , Poster presentation at the Göttinger Neurobiologentagung ( 1999 ) ( PDF 87 KB , PS GZip 79 KB )

Franosch JMP and van Hemmen JL. Lateral Inhibition Enhances the Detectability of a Pure Tone in the Presence of Background Noise. In: Proceedings of the 1st Göttingen Conference of the German Neuroscience Society 1999 , Vol. 1 . Eds. Elsner N and Eysel U ( Thieme, Stuttgart, 1999 ), p. 280 ( PDF 66 KB )

1998

Franosch JMP. Der Zwicker-Ton - Ein Phänomen der auditorischen Informationsverarbeitung , Diplomarbeit ( 1998 ) ( PDF 1.1 MB , PS GZip 963 KB )

WML Viewable With Any Browser Linux Valid HTML 4.0! Valid CSS!

Zuletzt geändert 2008-04-17 von webmaster@Franosch.org .