Sonderforschungsbereich SFB 1280
Im Sonderforschungsbereich SFB 1280 "Extinktionslernen" (Sprecher: Prof. Dr. Onur Güntürkün, Biopsychologie, Ruhr-Universität Bochum) werden die neuralen, behavioralen, edukativen, ontogenetischen und klinischen Mechanismen des Extinktionslernens bei verschiedenen Spezies inklusive dem Menschen untersucht. Hierbei wird die systemische und technische Diversität der Forschungsansätze kombiniert mit einem hohen Grad an Einheitlichkeit auf der strukturellen, der experimentellen, der technischen und der konzeptuellen Ebene.
Auf der strukturellen Ebene konzentrieren sich alle neurobiologischen und klinischen Projekte auf eine Anzahl anatomischer Strukturen, die das Extinktions-Netzwerk konstituieren. Experimentell nutzen die Projekte ähnliche Testprozeduren, um den Transfer von Daten und Wissen zwischen den Projekten zu optimieren. Hierbei werden, wo immer möglich, experimentelle Paradigmen genutzt, die kausale und mechanistische Schlussfolgerungen zulassen. Die Fokusgruppen zu Lerndynamik und Bildgebung werden Daten aus den SFB-Projekten für übergeordnete Analysen integrieren.
Unsere Forschung geht konzeptuell von einem Satz zentraler Hypothesen zu den Mechanismen des Extinktionslernens aus. Jedes Teilprojekt testet mehrere dieser Hypothesen. Mit dieser Strategie wollen wir die gemeinsamen und distinkten Mechanismen des Extinktionslernens in unterschiedlichen Systemen und Organismen analysieren. Wir sind davon überzeugt, dass dies den vielversprechendsten Ansatz darstellt, um translationale Erkenntnisse zwischen Grundlagenforschung und klinischen wie sozialen Wissenschaften herzustellen.
Sonderforschungsbereich SFB 874
Der interdisziplinäre Sonderforschungsbereich SFB 874 “Integration und Repräsentation sensorischer Prozesse“ (Sprecherin: Prof. Dr. Denise Manahan-Vaughan, Abteilung Neurophysiologie, Ruhr-Universität Bochum) hat sich zum Ziel gesetzt eine systemorientierte neurowissenschaftliche Strategie anzuwenden, um wesentliche Aspekte der sensorischen Verarbeitung zu erforschen. Das Hauptaugenmerk dieses Sonderforschungsbereiches liegt auf der Untersuchung der Frage, wie sensorische Signale neuronale Karten generieren, und daraus komplexes Verhalten und Gedächtnisbildung resultiert. In den 13 Teilprojekten des SFB 874 wird der Frage nachgegangen, wie sensorische Informationen (visuelle, olfaktorische oder somatosensorische) im Gehirn verarbeitet werden, so dass daraus eine Repräsentation der Welt sowie einer Gedächtnisspur resultiert.
Forschergruppe FOR 2812
Die DFG-geförderte Forschungsgruppe FOR 2812 "Szenarien der Vergangenheit: Ein neuer theoretischer Rahmen für das generative episodische Gedächtnis" (Sprecher: Prof. Dr. Sen Cheng) besteht aus einer Gruppe von 9 Forschern und Forscherinnen. Sieben von der Ruhr-Universität Bochum und zwei von der Universität Münster. Ihre Forschung repräsentiert 3 unterschiedliche Fachgebiete:
• Computational Neuroscience
• Psychologie
• Philosophie
In der Forschungsgruppe werden fundamentale Fragen über die Szenariokonstruktion während des Abrufs episodischer Erinnerungen untersucht.
• Was ist ein Szenario?
• Was sind die zentralen Eigenschaften des episodischen Gedächtnisses, die durch Szenariokonstruktion erklärt werden können?
• Wie werden Information aus konstruierten Szenarien extrahiert?
• Welche kognitiven und neuronalen Mechanismen liegen der Szenariokonstruktion zu Grunde?
• Wie wird sie durch interne und externe Faktoren beeinflusst?
• Welche Funktion erfüllt sie?
Diese Fragen werden in neun stark interagierenden Projekten bearbeitet, die Methoden aus Computational Neuroscience, experimentelle Psychologie und Philosophie kombinieren. Experimentelle Projekte untersuchen die neuronalen Mechanismen mittels fMRT und Auswirkungen der Szenariokonstruktion auf das Verhalten, insbesondere nach experimentellen Manipulationen. Modellierungsprojekte machen die zu Grunde liegenden Berechnungen explizit und untersuchen, wie sie von Parametern abhängen und wie sie miteinander interagieren, um komplexe Funktionen zu erzeugen. Schließlich befassen sich philosophische Projekte mit grundlegenden Fragen, die sich innerhalb unseres theoretischen Rahmens und über ihn ergeben.
Bernstein Fokus: Neuronale Grundlagen des Lernens (BFNL)
Im Rahmen der Förderinitiative "Bernstein Fokus Neuronale Grundlagen des Lernens" unterstützt das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Bernstein Netzwerks Computational Neuroscience acht neue Forschungsverbände. An drei Verbundprojekten sind Neurowissenschaftler des RDN (aus der Neuroinformatik, Psychologie und Medizin) maßgeblich beteiligt. Im Vordergrund stehen dabei Fragen zu Lernen, Gedächtnisbildung und Erinnerung. Die Aufklärung der neuronalen Grundlagen des Lernens, sowie die Nutzung der erzielten Ergebnisse stehen im Fokus, was mit einer engen interdisziplinäre Kooperation aus experimenteller und theoretischer Analyse einhergeht. Ein Ziel ist, dass die gewonnenen Erkenntnisse dazu beitragen, z.B. bessere Therapien nach Schlaganfall zu entwickeln, kognitive Störungen im Alter besser zu verstehen, oder auch Modelle für die Entwicklung von Robotern und Fahrerassistenzsystemen zu generieren.
LERNEN VON VERHALTENSMODELLEN
(Bochum / Lauffen)
Koordinator:
Prof. Dr. Gregor Schöner (Ruhr-Universität Bochum)
SEQUENZLERNEN
(Bochum / Berlin / Bremen / Oldenburg)
Koordinator:
Prof. Dr. Onur Güntürkün (Ruhr-Universität Bochum)
ZUSTANDSABHÄNGIGKEIT DES LERNENS
(Berlin / Bochum / Lübeck / Leipzig)
Koordinatoren:
PD Dr. Petra Ritter (Charité-Berlin)
Prof. Dr. Richard Kempter (Humboldt-Universität Berlin)
NEURAL DYNAMICS
A neuro-dynamic framework for cognitive robotics:
scene representations, behavioural sequences, and learning
Das EU-Projekt „Neural Dynamics“ mit Beteiligung von Forschern aus Bochum, Schweden, Portugal und der Schweiz wird finanziert durch die Europäische Kommission. Die Koordination liegt bei Prof. Dr. Gregor Schöner, Institut für Neuroinformatik der Ruhr-Universität Bochum (Prof. Dr. Gregor Schöner).
Im Projekt „Neural Dynamics“ wollen die Forscher ein robotisches System entwickeln, das die menschlichen kognitiven Fähigkeiten nachahmt. Solche sogenannten „kognitiven Roboter“ zu befähigen, Objekte in ihrer Umgebung verlässlich zu erfassen, autonom auf solche Objekte gerichtete Handlungen zu erzeugen, dabei mit Menschen zu interagieren und aus Erfahrung zu lernen, ist ein Disziplinen übergreifendes Problem. Seine technische Lösung erfordert die enge Verbindung von Ansätzen der Mathematik, der Neurobiologie, der Physik und der Informatik. Ziel des Projekts ist es, zwei zentrale Bausteine für die Realisierung eines kognitiven Roboters zusammenzuführen: die Wahrnehmung von Objekten innerhalb einer Szene und die Fähigkeit, aus diesen Eindrücken eine entsprechende Folge von Handlungen zu erzeugen.
Mercator Forschungsgruppe "Struktur des Gedächtnisses"
In einem gemeinsamen Projekt mit der Stiftung Mercator hat die Ruhr-Universität Bochum zwei "Mercator Forschergruppen" eingerichtet. In der Mercator Forschergruppe "Strukturen des Gedächtnisses" bilden drei junge Professorinnen/ Professoren (Prof. Dr. Sen Cheng, Psychologie; Prof. Dr. Magdalena Sauvage, Neurophysiologie; Prof. Dr. Markus Werning, Philosophie; Mentoren: Prof. Dr. Onur Güntürkün; Prof. Dr. Denise Manahan-Vaughan; Prof. Dr. Albert Newen) ein unabhängiges Forschungsteam. Jede Gruppe wird von erfahrenen Forschern („Senior Professors“) begleitet, die durch ihre langjährige Erfahrung als Mentoren und Berater für die Forschungsarbeit der jungen Professoren agieren. Die „Seniors“ werden von den Professoren der Gruppe ausgewählt. Die Führung der MRG liegt ausschließlich in den Händen der jungen Professoren. Die Forschungsgruppe konzentriert sich auf die Forschung in den Neurowissenschaften. Das Team aus experimentellen und theoretischen Neurowissenschaftlern sowie aus Philosophen untersucht episodische und semantische Gedächtnis-Prozesse und ihre Beziehung zu anderen kognitiven Funktionen.
Beteiligung am Schwerpunktprogramm SPP 1665
"Resolving and manipulating neuronal networks in the mammalian brain: from correlative to causal analysis"
Ziel des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) neu etablierten Forschungsschwerpunkts SPP 1665 ist es, Interaktionen zwischen einzelnen Nervenzellen und deren Einfluss auf Netzwerkaktivitäten im Gehirn zu untersuchen. Im Zentrum der Forschungsprojekte stehen Fragen nach Beziehungen zwischen den komplexen Prozessen innerhalb neuronaler Netzwerke und deren Auswirkung auf Verhaltensleistungen.
Auf Seiten der RUB sind die Arbeitsgruppen um Prof. Dr. Stefan Herlitze (Lehrstuhl für Allgemeine Zoologie und Neurobiologie) und PD Dr. Dirk Jancke (Optical Imaging Group, Institut für Neuroinformatik) beteiligt. In ihrem gemeinsamen Projekt untersuchen sie den Einfluss von Serotonin, einem wichtigen Botenstoff, der Emotionen und Gedächtnisleistungen im Gehirn vielfältig beeinflusst. Dysfunktionen in der Regulation von Serotonin spielen eine zentrale Rolle bei der Entstehung neurophysiologischer Erkrankungen wie Migräne und Depression.
Insgesamt erhielten 12 Forschergruppen aus Deutschlands Universitäten und Max-Planck Instituten den Zuschlag zur Förderung. Insbesondere sollen in den nächsten Jahren neue Methoden entwickelt werden, um Gehirnaktivität gezielt zu beeinflussen und resultierende Netzwerk-Dynamiken zu verstehen.