Stipendiaten 2005

Christoph Zrenner

Projekttitel: Das Biologische Netzwerk aus Nervenzellen als Computer
Hochschule: Universität Tübingen
Studiengang: Neuro-/Verhaltenswissenschaften und Humanmedizin

Abschlussbericht [pdf, 490 KB]

Kurzbeschreibung

Elektronische Rechenmaschinen und biologische Gehirne lösen die ihnen gestellten Aufgaben auf sehr unterschiedliche Weise. Der Mikrocomputer verwendet einen zentralen „Kern“, um binär gestellte Aufgaben sequentiell auf einer Zeitskala von Nanosekunden abzuarbeiten, während Nervenzellen im Gehirn ihre um den Faktor eine Million langsamere Operationsgeschwindigkeit von Millisekunden durch ihre große Anzahl ausgleichen und dabei parallel arbeitend mit widersprüchlichen Informationen umgehen müssen. Wie dieses scheinbar chaotische Ensemble von scheinbar simplen „Nervenzell-Operatoren“ das Gehirn befähigt, unzureichend spezifizierte Probleme mit großer Zuverlässigkeit und Geschwindigkeit zu lösen, bleibt eine der großen offenen Fragen in der Computer- und Neurowissenschaft.

Christoph Zrenner untersucht in seinem Projekt die Fähigkeit eines auf einem 60-Elektroden Interface kultivierten biologischen Nervenzellnetzwerkes von ca. 10.000 Neuronen, ein präzise gestelltes, einfaches aber nicht triviales Logik-Problem zu lösen: das „Exclusiv-Oder“ (XOR) Problem. Dieses klassische Problem ist nur durch ein Netzwerk mit zwischengeschalten Neuronen lösbar.

Der Versuch, ein gut definiertes biologisches System mit einem Problem der binären Logik zu trainieren, soll zu einem besseren Verständnis massiv parallel arbeitender Systeme führen und dazu beitragen, die immer noch harte Grenze zwischen Informationstechnologie und Biologie zu überbrücken.