NSF zeichnet einen interdisziplinären Ansatz für die Neurowissenschaften aus

Neurowissenschaftler und Forscher der kognitiven Wissenschaft erhalten 16 Millionen US-Dollar an NSF-Mitteln.

Quelle: istockphoto

Die Erkenntnis des Menschen bleibt ein Rätsel. Die moderne Wissenschaft muss noch genau erklären, wie das menschliche Gehirn funktioniert. Zur Förderung des wissenschaftlichen Verständnisses des Gehirns kündigte die National Science Foundation (NSF) im September 2018 die Finanzierung von 18 innovativen interdisziplinären Projekten in den Bereichen Neurowissenschaften und Kognitionswissenschaft an. Die Schwerpunkte der Projekte gliedern sich in vier Kategorien: “Individualität und Variation”, “datenintensive Neurowissenschaft und Kognitionswissenschaft”, “Neuroengineering und von Gehirn inspirierte Konzepte und Designs” sowie “kognitive und neuronale Prozesse in realistischen, komplexen Umgebungen”. Es folgt ein Überblick über einige der finanzierten innovativen neurowissenschaftlichen Projekte.

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Warum sind terrestrische Wirbeltiere, etwa Säugetiere und Vögel, an Größe und Komplexität größer als in Wasser lebende Fische? Liegt es daran, dass die Fähigkeit, Ziele zu planen, einen selektiven Vorteil an Land bietet? Was ist der zugrunde liegende Gehirnprozess bei der Planung?

Malcolm MacIver und Daniel Dombeck von der Northwestern University vertreten einen Standpunkt aus einer „evolutionären und rechnerischen Sinnesökologie-Perspektive“ und einem „Engagement für ethologisch relevante Verhaltensweisen“. Es gibt „wenige Bereiche der Neurowissenschaften, die ein so großes Potenzial haben, die Gesellschaft zu beeinflussen als Forschung auf der neuronalen Basis der Planung. “

Das Team plant, den neuronalen, rechnerischen und verhaltensbezogenen Prozess der Planung von Webtechnologien wie maschinelles Lernen und „Single-Cell-Resolution-Imaging von lebendem Tierverhalten in einem Virtual-Reality-System“ zu erforschen.

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Entwicklung von EEG-Unterwasserelektroden für die Krakenforschung

Der Krake ist eine hochintelligente Kreatur, jedoch fehlt ihm ein Gehirn. Das Verständnis der neuronalen Substrate der kognitiven Funktion des Kraken kann zu weiteren Fortschritten sowohl in der menschlichen als auch in der künstlichen Intelligenz beitragen.

Peter Tse vom Dartmouth College, Walter Besio von der University of Rhode Island und Gideon Caplovitz von der Universität von Nevada, Reno, haben sich zusammengetan, um die weltweit ersten Sensoren für Unterwasserelektroenzephalographie (EEG) und Protokolle für wissenschaftliche Experimente zur Erforschung des Oktopus zu entwickeln in seinem natürlichen Lebensraum unter Wasser.

Optoelektronische Werkzeuge für die Aufzeichnung und Steuerung von Neuron-Ensembles mit geschlossenem Regelkreis während komplexen Verhaltens

Die Optogenetik ist ein sich rasch entwickelndes Gebiet in der Biotechnologie, das mithilfe von Optik und genetischer Modifikation lebende Zellen wie Neuronen aktiviert und kontrolliert. Guangyu Xu, Davide Moorman und Geng-Lin Li von der University of Massachusetts und Ethan Meyers vom Hampshire College arbeiten zusammen, um „hochpräzise optoelektronische neuronale Sonden mit neuronaler Echtzeit-Dekodierung zu kombinieren, um eine optogenetische Kontrolle des Verhaltens von Tieren zu ermöglichen Das Team versucht, eine optogenetische Gehirnschnittstelle mit bidirektionaler neuronaler Kontrolle zu schaffen. Dieser Ansatz kombiniert die Disziplinen Data Science, kognitive Neurowissenschaften, Optogenetik und Hardware-Engineering.

Entscheidungsfindung in komplexen Umgebungen

Können menschliche Entscheidungen mit mathematischen Modellen erklärt werden? Die Forscher der Johns Hopkins University, Ernst Niebur, Sridevi Sarma und Veit Stuphorn, versuchen diese Frage zu beantworten, indem sie die Aufzeichnung einzelner Gehirne während des Entscheidungsprozesses untersuchen. Ihre Forschung wird menschliche neuronale Aufnahmen von kortikalen und subkortikalen Gehirnregionen, Computeranalysen und Verhaltensdaten verwenden.

Hier eine Übersicht aller 18 Projekte, die von der National Science Foundation vergeben wurden:

Quelle: NSF

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Verweise

Die National Science Foundation. (2018, 11. September). NSF fördert neue integrative Ansätze in der Kognitionswissenschaft, Neurowissenschaften [Pressemitteilung]. Abgerufen von https://nsf.gov/news/news_summ.jsp?cntn_id=296505&org=NSF&from=news (abgerufen: 8. Oktober 2018).