MiG

Robotik in der Neurobiologie: Ziele finden mit einem winzigen Gehirn. Die neuronalen Grundlagen der Navigation.

Institution:

Freie Universität Berlin

Fachbereich Mathematik und Informatik - Institut für Informatik

Dahlem Center for Machine Learning and Robotics

Leitung:

Mitarbeiter/innen:

Förderung:

Gefördert durch die Klaus-Tschira Stiftung unter A.z.: 00.300.2016

Projektlaufzeit:

01.09.2016 — 31.08.2019

Tiere, Menschen und Maschinen steuern Ziele an, indem sie eine Fülle von Umweltsignalen registrieren und verarbeiten. Das winzige Gehirn der Honigbiene ist zu solchen  Navigationsleistungen fähig, aber über die beteiligten neuronalen Mechanismen ist nichts bekannt. Ganz offensichtlich müssen die notwendigen Umweltsignale sehr effektiv kodiert und integriert werden. Wir wollen diese neuronalen Mechanismen aufklären indem wir einen völlig neuartigen Zugang zur Registrierung der neuronalen Erregung während des aktiven Fluges von Bienen unter natürlichen Bedingungen einsetzen. Dazu werden wir mehrere einzelne Neurone im Bienengehirn von Tieren registrieren, die an einem Quadrocopter so besfestigt sind, dass sie Flugbewegungen ausführen können und durch diese den Copter steuern. Der Quadrocopter trägt die notwendigen miniaturisierten Geräte, die ihn steuern und mit denen die neuronale Erregung  der Neurone erfasst, digitalisiert und gespeichert wird. Ein Prototyp eines solchen Systems wurde bereits entwickelt und hat sich in Vorexperimenten bewährt. Auf diese Weise gelingt es zum ersten Mal von einem Tier hoch-integrierte (d.h. höher in der Hierarchie der Prozessierung gelegene) Formen der neuronalen Verarbeitung zu erfassen, die mit der Analyse der leitenden Umweltreize zur Navigation zusammenhängen. Die im Experiment gewonnenen Daten werden mit modernen Methoden des maschinellen Lernens analysiert, um die formalen Strukturen der neuronalen Mechanismen zu erfassen und effiziente Rechenmodelle ableiten zu können.