Rodrigo Quian Quiroga ist Professor an der University of Leicester (Großbritannien) und Direktor des
dortigen Bioengineering Research Center. Itzhak Fried ist Professor an der University of California in Los Angeles und leitet an der dortigen David Geffen School of Medicine das Epilepsie-
Chirurgieprogramm. Christof Koch ist Professor für kognitive und Verhaltensbiologie am California Institute of Technology in Pasadena sowie leitender Wissenschaftler am Allen Institute for Brain Science in Seattle (US-Bundesstaat Washington). Zu dem brillanten russischen Neurochirurgen Akakij Akakijewitsch kam ein Patient, der die Erinnerung an seine unglaublich dominante Mutter auslöschen wollte. Bereitwillig öffnete Akakijewitsch das Gehirn des Patienten und entfernte mehrere tausend Neurone, die insgesamt den Begriff von dessen Mutter erzeugten. Als der Patient aus der Narkose erwachte, hatte er jegliche Kenntnis von ihr, ob gut oder schlecht, verloren. Berauscht von dem Erfolg, wandte sich Akakijewitsch einem weiteren Projekt zu – der Suche nach Zellen, die mit der Erinnerung an die Großmutter zusammenhingen.
Natürlich ist die Geschichte frei erfunden. Der Kognitionswissenschaftler Jerome Lettvin (1920 – 2011) erzählte sie 1969 seinen Studenten am Massachusetts Institute of Technology, um eine provokante Idee zu illustrieren: …
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1. Signalverarbeitung im Kortex
26.02.2013, Dietmar Steinpichler, WienTritt diese Art der Signalverarbeitung im Kortex auf? Offensichtlich, denn die charakteristischen Signalverläufe der ersten Stufe wurden am visuellen Kortex der Katze in den 1950er Jahren dokumentiert (erster Transformationsschritt, R. Penfield), der polarlogarithmische Umbruch war schon Dokumentationsgegenstand im Spektrum und selbst die Schwarzschulter für die Ergebnisaufbereitung der Assoziation wurde schon nachgewiesen. Der Algorithmus erklärt mehrere optische Täuschungen, zum Beispiel die Rotational Blindness.
Die biologische Implementation nutzt Pulsdichte als analoge Kodierung der Signalamplitude, die Pulsphasenmodulation als Darstellung des Signalphasenanteils. Wenn jetzt ein Musterausprägungsparameter, zum Beispiel die Mustergröße geändert wird, bleibt bei dieser stochastischen Darstellung die Amplitude konstant und die Phase variiert – eben zu beobachten als zeitlicher Jitter der Spikes.
2. Denkfehler?
26.02.2013, G.Tatzel, WinnendenSie schildern, dass sie einzelne Nervenzellen mit Hilfe von Elektroden anzapfen und die Aktivitäten einzelner Nervenzellen, in ihrer Reaktion auf bestimmte Aspekte der Realität beobachten. Dabei versuchen sie, wenn ich es recht verstanden habe, zu belegen, dass unsere Erinnerung in Begriffen strukturiert ist und jeder Begriff, zum Beispiel "Jennifer Aniston" nur durch wenige Neuronen repräsentiert wird (sparsame Variante).
Stellen wir uns einmal vor, es wäre tatsächlich so. Dann ist es doch unglaublich unwahrscheinlich, dass so ein Begriff mit einer Elektrode tatsächlich entdeckt wird.
Der Versuchsleiter führt Elektroden mit dem jeweiligen Ziel, einzelnen Neuronen im Gehirn zu treffen in das Hirn ein. Wie viele Elektroden werden das sein? Wie viele Neuronen stehen diesen Elektroden als mögliche Ziele gegenüberß Als Nichtspezialist schätze ich einmal, dass es im Hirn sicher 10 hoch 6 oder sogar 10 hoch 9 mögliche Zielzellen pro Elektrode gibt.
Der Versuchsleiter bietet dem Probanden eine Anzahl von Wirklichkeitsaspekten an. Sind das Tausende oder eher 100? Ich weiß es nicht, aber ich denke trotzdem, dass die Wahrscheinlichkeit mit einer Elektrode gerade ein Neuron erwischt zu haben, das auf einen dieser Aspekte reagiert, nahe bei null liegt, unter der Voraussetzung, dass nur "wenige" Neuronen einen Begriff repräsentieren. Oder sind die Zahlenverhältnisse ganz anders?
Nun haben die Wissenschaftler mit ihren Elektroden, so wie sie es darstellen, gleich mehrere solche Neuronen gefunden. Das erscheint mir, unter der Voraussetzung sparsamer Anzahlen von Neuronen für einen Begriff nahezu als ausgeschlossen. Je mehr solche Zusammentreffen von ungezielten Elektroden mit eingegebenen Aspekten stattfinden, desto unglaublicher wird die Vorstellung von der "sparsamen Variante". Jeder weitere Beleg für ihre Hypothese scheint mir die Hypothese der Autoren in Frage zu stellen. Wenn man es ganz überspitz ausdrücken will: Hätten die Wissenschaftler keine solchen Neuronen gefunden, würde dies deutlicher für ihre Hypothese sprechen.
Vielleicht ließe sich durch eine genauere wahrscheinlichkeitstheoretische Untersuchung dieser Zusammentreffen eine Abschätzung für den Umfang der beteiligten Neuronen auf sichererer Grundlage finden.