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Neuronale InformationsverarbeitungModelle neuronaler Entwicklung

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Modelle neuronaler Entwicklung

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Topgraphische Projektionen zwischen neuronalen Schichten, Orientierungskolumnen und Augendominanzsäulen in frühen visuellen Arealen dienten als Modellsysteme, um die Mechanismen neuronaler Plastizität und Entwicklung zu verstehen. Wir haben mit mathematischen Modellen und Computersimulationen untersucht, wie aktivitätsgetriebene und intrinsische Prozesse interagieren, um die beobachteten anatomischen Verbindungsmuster und Antworteigenschaften der Neuronen zu erzeugen. Wir beschreiben die Entwicklung dieser Muster als einen zielorientierten (im Sinne zugrunde liegender Kostenfunktionen) selbstorganisierenden Prozess, der Informationen über die Umgebung extrahiert und dieses Wissen in neuronale Schaltkreise überführt. Ein besonderer Schwerpunkt lag auf kompetitiven Netzwerken wie der Self-Organizing Map, die Glattheit gegen Vollständigkeit der Repräsentation abwägen und zu Mustern führen, die erstaunlich gut mit experimentellen Daten übereinstimmen.

Die mathematischen Eigenschaften selbstorganisierender Karten wurden auch im Kontext des Maschinellen Lernens untersucht. Mehr dazu auf der „Forschung“sseite „Learning Vector Quantization and Self-organizing Maps”.

Danksagungen: Dieses Projekt wurde vom BMBF, der DFG, und der Technischen Universität Berlin finanziert.

Ausgewählte Publikationen:

The Joint Development of Orientation and Ocular Dominance: role of Constraints
Zitatschlüssel Piepenbrock1997
Autor Piepenbrock, C. and Ritter, H. and Obermayer, K.
Seiten 959 – 970
Jahr 1997
DOI 10.1162/neco.1997.9.5.959
Journal Neural Computation
Jahrgang 9
Verlag MIT Press
Zusammenfassung Correlation-based learning (CBL) has been suggested as the mechanism which underlies the development of simple-cell receptive fields in the primary visual cortex of cats, including orientation preference (OR) and ocular dominance (OD) (Linsker, 19986; Miller, Keller, and Stryker 1989). CBL has been applied successfully to the development of OR and OD individually (Miller, Keller, and Stryker, 1989; Miller, 1994; Miyashita and Tanaka, 1991; Erwin, Obermayer, and Schulten, 1995), but the conditions for their joint development have not been studied (but see \\citeerwi95b for independent work on the same question) in contrast to competitive Hebbian models (Obermayer, Blasdel, and Schulten, 1992). In this note we provide insight into why this has been the case: OR and OD decouple in symmetric CBL models and a joint development of OR and OD is possible only in a parameter regime that depends on nonlinear mechanisms.
Typ der Publikation Selected:development
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