Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik

Max-Planck-Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben 2024 viele hochkarätige Veröffentlichungen publiziert. Wir haben eine Auswahl getroffen und stellen Ihnen zwölf Highlights vor

Max-Planck holt zwölf Synergy Grants und liegt damit im ERC-Ranking auf Platz eins

Selbstverstärkendes Lernen kann helfen, neue Dinge zu verstehen, aber auch falsche Überzeugungen zu festigen

Ein Schaltkreis zwischen Gehirn und Darm beeinflusst die Darmflora und reguliert so das Immunsystem

Schlechte Lichtverhältnisse können Unfallgefahr erhöhen und Lebensqualität mindern

Seit der Veröffentlichung von ChatGPT Ende 2022 wird intensiv darüber diskutiert, ob die künstliche Intelligenz bereits menschenähnliche Denkfähigkeiten besitzt. Eric Schulz vom Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik in Tübingen untersucht mithilfe psychologischer Tests, ob dieser Algorithmus Anzeichen einer allgemeinen Intelligenz aufweist.

Rauf, runter, oben, unten, vorne, hinten – mit sieben unabhängig voneinander ansteuerbaren Drehgelenken, einer um 360 Grad drehbaren und simultan in sechs verschiedene Richtungen steuerbaren Kabine sowie der zwölf Meter langen Linearachse bietet der CyberMotion Simulator (CMS) in Tübingen nahezu unendliche Möglichkeiten der Bewegungssimulation. Und auch wenn sich der Gedanke hier aufdrängt: Dieses weltweit einzigartige Instrument dient nicht der Entwicklung der neuesten Attraktion für das Münchner Oktoberfest.

Rund ein tausendstel Gramm wiegt das Gehirn einer Stubenfliege, doch kann das Insekt dank dieser winzigen Steuerzentrale in Sekundenbruchteilen Bilder auswerten und rasante Flugmanöver steuern. Wie die Bewegungsdetektoren im Fliegenhirn funktionieren, beschrieb vor mehr als 50 Jahren Werner Reichardt, Gründungsdirektor am Max-Planck- Institut für biologische Kybernetik in Tübingen.

Das interessanteste Forschungsobjekt dieser Welt, abgesehen von der Welt selbst, war für Valentin Braitenberg das Gehirn. Um das komplizierteste aller Organe zu ergründen, verbrachte der ehemalige Direktor am Tübinger Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik Tausende Stunden am Mikroskop. Dabei studierte er den Faserverlauf in verschiedenen Hirnregionen und suchte nach deren Funktionen.

Woran orientieren wir uns, wenn wir eine fremde Stadt erkunden? Und welche Strategien nutzen wir, um von A nach B zu finden? Das sind Fragen, mit denen sich die Wissenschaftler der Abteilung Wahrnehmung, Kognition und Handlung im Tübinger Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik beschäftigen. Und sie sind sicher: Im Geiste setzen wir unsere Wege aus vielen einzelnen Informationshäppchen, also quasi aus winzigen Einzelkarten, zusammen – immer ausgehend von unserem aktuellen Standort.

Unser Gehirn orientiert sich im Raum, indem es ein so genanntes kognitives Modell seiner Umgebung bildet. Dabei spielen die Ortszellen des Hippocampus eine wichtige Rolle. Während Verhaltensstudien darauf hindeuten, dass räumliche kognitive Fähigkeiten auch bei Fischen vorhanden sein könnten, haben frühere Studien keine eindeutigen Beweise für Ortszellen außerhalb von Vögeln und Säugetieren gefunden.  Mit Hilfe eines Tracking-Mikroskops untersuchten wir die Gehirnaktivität frei schwimmender Zebrafischlarven mit zellulärer Auflösung und konnten erstmals Ortszellen bei Fischen nachweisen.

Sobald wir etwas sehen oder hören, beurteilen wir im Bruchteil einer Sekunde, ob wir es mögen oder nicht. Unsere Forschung konzentriert sich darauf, zu verstehen, wie diese Urteile zustande kommen und welchen Einfluss sie auf unsere täglichen Entscheidungen und unser Wohlbefinden haben.

Computerspiele werden eigentlich zu Unterhaltungszwecken entwickelt. Wir nutzen sie zur Erforschung menschlichen Verhaltens. Damit eröffnen wir einerseits neue Ansätze in der psychologischen Forschung, andererseits tragen unsere Ergebnisse zur Verbesserung künstlich intelligenter Systeme bei.

Trotz vieler Forschungsarbeiten zum Sehen wissen wir noch wenig zur Verarbeitung visueller Reize in höheren Gehirnarealen. Der Grund dafür ist, dass eine wichtige Forschungsfrage nicht auf die richtige Weise gestellt wurde: die Selektion von Informationen durch Aufmerksamkeit. Bestimmte Gehirnareale koordinieren, wohin wir unseren Blick richten; andere entscheiden über die Interpretation des ausgewählten Input und fragen nötigenfalls weitere Informationen ab. Unsere Hypothesen setzen einen neuen Rahmen für das zukünftige Verständnis davon, wie das Sehen in unserem Gehirn funktioniert.

Das Gehirn ist das bisher am wenigsten verstandene Organ im menschlichen Körper. Es verarbeitet äußere Reize, die auf uns einströmen und leitet daraus Entscheidungen oder Aktionen ab, um blitzschnell mit unserer Umwelt zu interagieren. Dabei verbraucht es fast 20 Prozent des gesamten Energiebedarfs des Körpers und ungefähr 50 Prozent mehr Energie als das Herz. Unser Forscherteam hat einen miniaturisierten MagnetresonanzSensor (NMR) entwickelt, der die Nervenaktivität und Blutregulierung mit weitaus höherer räumlicher und zeitlicher Auflösung messen kann als herkömmliche Systeme.