Der neurowissenschaftlichen "Theorie für Alles" auf der Spur

3. Jänner 2018, 11:24
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IST-Austria-Forscher stellen Formel auf, wie neuronale Informationen kodiert werden

Klosterneuburg/Wien – So wie Physiker waren Neurowissenschafter bisher auf der Suche nach einer "Theorie für Alles", mit der man unterschiedlichste Phänomene erklären kann. Forscher des Institute of Science and Technology (IST) Austria haben nun eine einheitliche Formel aufgestellt, wie neuronale Informationen kodiert werden. Sie ist ein Rahmenwerk, das bisherige Ansätze verbindet, berichten sie im Fachjournal "PNAS".

Bisher hatte man drei Haupttheorien mit jeweils verschiedenen Annahmen über die Eigenschaften der sensorischen Neuronen, also Nervenzellen, die Informationen aus der Umwelt verarbeiten, erklären die Forscher um Gasper Tkacik vom IST Austria in Klosterneuburg. Bei der "effizienten Kodierung" ging es zum Beispiel darum, dass Neuronen trotz Signalrauschen so viele Informationen wie möglich auswählen und weiterleiten. Die "vorhersagende Kodierung" setzte voraus, dass trotz Reizflut nur jene Information Eingang findet, die auch in Zukunft benötigt wird, wie zum Beispiel eine Bewegungsrichtung. "Spärliche Kodierung" wiederum bedeutete, dass immer nur wenige Neuronen aktiv sind. Wie sehr solche Theorien überlappen oder vereinbar sind, war aber unklar.

Die IST-Forscher haben nun ein Rahmenwerk und eine mathematische Formel dafür geschaffen. Der neuronale Code hängt demnach von mehreren Parametern ab: Dem Rauschen, ob das Signal in Zukunft verwendet wird, und wie komplex es ist. Die bisherigen Theorien galten nur für einzelne Bereiche, die mit der neuen Funktion aber gänzlich umfasst werden. Damit sei es nun möglich, Phänomene zu erklären, die man zwar beobachtet hat, aber mit keinem der bisher existierenden Modelle interpretieren konnte, meinen sie. (APA, 3. 1. 2018)

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