Lebens- und Neurowissenschaften - Übersicht

Das Leben und das Gehirn verstehen

Während sich die Biowissenschaften in der Vergangenheit hauptsächlich auf die Beobachtung von Phänomenen der Natur konzentriert haben, spielen heute quantifizierbare Daten eine immer größere Rolle. Sie sind die Grundlage für Algorithmen und Modelle und damit die Basis, um das Leben besser zu verstehen.

Das Gehirn besteht aus einem Netzwerk von mehreren Milliarden Nervenzellen (Neuronen) – Damit ist es eine der komplexesten Strukturen auf der Erde. Unser Ziel ist es, zu verstehen, wie aus dem Zusammenspiel so vieler einzelner Neuronen kognitive Fähigkeiten entstehen.

Lebenswissenschaften

Die moderne Biologie ist immer mehr durch mathematische und quantitative Ansätze geprägt – in keiner anderen Disziplin wachsen die Herausforderungen an Theorie, Modellbildung und Simulation so schnell wie in den Lebenswissenschaften. 

Atome ballen sich zu Molekülen zusammen, molekulare Netzwerke lösen Zellverhalten aus und das Zellverhalten ist wiederum für den Gewebeaufbau verantwortlich. Die Entwicklung von maßstabsübergreifenden Theorien für die Organisation von molekularen und zellübergreifenden Netzwerken ist daher eines der Forschungsinteressen am FIAS. 

Forschungsschwerpunkte

  • Analyse,Visualisierung, Modellierung und Simulation von Zellbewegungen. 
  • Innere Signalprozesse; Interaktionen von Zellen miteinander und ihrer chemischen und mechanischen Umgegbung. 
  • Personalisierte Medizin: Mithilfe von Computermodellen wird versucht, ein ganzheitliches Verständnis über Infektionskrankheiten und deren Übertragung zu erhalten. 

Neurowissenschaften

Am FIAS wird erforscht, wie das Gehirn Netzwerke bildet und es schafft, sich selbstständig an immer neue Gegebenheiten anzupassen. Um diese dynamischen Netzwerke zu beschreiben und zu verstehen, genügt die Sprache der Biowissenschaften nicht mehr. Ausgefeilte mathematische Modelle und Verfahren, wie sie zum Beispiel in der Physik verwendet werden, sind hier nötig. 

Durch Computermodelle der komplexen Informationsverarbeitungsprozesse im Gehirn erhalten wir ein immer besseres Verständnis von seiner Funktionsweise und Organisation. Nur dadurch werden Fortschritte bei der Entwicklung immer besserer Informationsverarbeitungssysteme mittels künstlicher Intelligenz möglich. 

Forschungsschwerpunkte

  • Die mathematische Untersuchung hoch-dimensionaler Aktivitätsmuster, die in bestimmten neuronalen Netzwerken bei Menschen und Tieren bei kognitiven und ausführenden Prozessen auftreten. Hier arbeiten wir eng mit unseren experimentellen Partnerinstitutionen zusammen.  
  • Die Simulation biologisch inspirierter neuronaler Netzwerke, um besser zu verstehen, wie es uns das Gehirn ermöglicht, zu sehen, zu lernen, zu verstehen und uns zu bewegen. 
  • Die Implementation des Gelernten in moderne Robotorsysteme.

Weitere Informationen

Streamlines

Gruppen

Hier stellen sich die Forschungsgruppen der Lebenswissenschaften vor

Groupwork

Projekte

Mehr Informationen zu den Forschungsprojekten.