Forschungszentrum Jülich – Forschen in Jülich 2_2013

Prof. Sonja Grün vom Institut für Neurowissenschaf- ten und Medizin (INM) ist auf Hochleistungsrechner angewiesen, um ihre Datenmengen auswerten zu können. Die Neuroinformatikerin interessiert sich dafür, wie verschiedene Bereiche des Gehirns zu- sammenarbeiten, etwa die für visuelle und motori- sche Abläufe zuständigen Gehirnareale. Welche Prozesse laufen im Gehirn ab, wenn wir nach einer umfallenden Kaffeetasse greifen? Warum nehmen wir bei einem Tempo-30-Schild den Fuß vom Gas- pedal? In Experimenten messen die Wissenschaft- lerin und ihre Partner in Frankreich und Japan im Zeitverlauf, wann welche Neuronen in den ver- schiedenen Gehirnbereichen aktiv werden – und welches Verhalten das auslöst. „Nervenzellen kom- munizieren in Millisekunden über ihre Aktionspoten- ziale, sogenannte Spikes“, erläutert Sonja Grün. „Diese elektrische Erregungsübertragung können wir in Experimenten ableiten und mit Augenbewe- gungsanalysen und Verhaltensbeobachtungen inter- pretieren.“ Was einfach klingt, ist äußerst komplex – und ge- schieht zudem unglaublich schnell. Lediglich 200 Millisekunden vergehen von einer Augenbewegung bis zur nächsten – mit sämtlichen dazwischenlie- genden Verarbeitungsprozessen und Rückkopplun- gen im Gehirn. Beobachtet Grün einen Handlungs- ablauf – von der visuellen Wahrnehmung bis zur Reaktion –, erzeugt dies große Datenmengen. Denn jede Nervenzelle ist schon in den einfachsten Expe- rimenten an vielen Hirnprozessen gleichzeitig betei- ligt. Die Wissenschaftlerin entwickelt statistische Methoden und Softwaretools, um dieses scheinbare Wirrwarr zu entschlüsseln. :: Nervenzellen als Teamplayer Sonja Grün, Neuro- informatikerin Helmholtz- Forschungsschwerpunkt Die Helmholtz-Gemeinschaft hat die Simulation des menschlichen Gehirns an Höchstleistungsrechnern zu einem Forschungsschwerpunkt gemacht. Im Portfolio- thema „Supercomputing and Modeling for the Human Brain“ (SMHB) arbeiten mehrere Helmholtz-Zentren gemeinsam mit universitären Partnern an wissen- schaftlichen Schwerpunkten wie Simulationstechnolo- gie, Data Management oder struktureller und funktio- neller Hirnforschung. Das Forschungszentrum ist mit seinem Institut für Neurowissenschaften und Medizin, dem Institute for Advanced Simulation (IAS) und dem Supercomputing Centre beteiligt und koordiniert das Portfoliothema. Forschen in Jülich 2|20138 Institut JUBRAIN

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