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TU Berlin

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Seminar: Nichtlineare Dynamik in neuronalen Systemen

Wintersemester 2007/08

Ort: EW 731 (PN 731)

Zeit: Dienstag 16 Uhr c.t. 

Das Seminar gibt eine Einführung in ein modernes Gebiet der nichtlinearen Dynamik: Anwendungen auf neuronale Systeme. Es ist für Studierende, die Interesse an einer Diplomarbeit bei uns haben, besonders zu empfehlen.

Studierende, die einen Seminarschein erlangen wollen, sind uns herzlich willkommen. Vortragsthemen können schon vor Beginn der Veranstaltung vergeben werden (bitte dafür an einen der Ansprechpartner wenden). Alternativ werden noch freie Vortragsthemen in der Einführungsveranstaltung am 16. Okt. vergeben. Die Vorträge können wahlweise auf Englisch oder Deutsch gehalten werden. In nichtlinearen Systemen fern vom thermodynamischen Gleichgewicht können sich selbstorganisierte raum-zeitliche Muster sowie chaotische oder rauschinduzierte Szenarien ausbilden. Ein Ziel der aktuellen Forschung auf diesem Gebiet ist die Beeinflussung und Steuerung der nichtlinearen raum-zeitlichen Dynamik. Bei der Aufklärung grundlegender neuronaler Prozesse sind in den letzten zehn Jahren entscheidende Fortschritte in dem Bereich neurologischer Störungen erzielt worden. Ein Schwerpunkt wird in diesem Semester auf diesen Bereich liegen.

 

Zeitlicher Ablauf des Semesters:  

16. 10. Einführung (Eckehard Schöll)

30. 10. Klassifikation neuronaler Dynamik (Markus Dahlem)

6. 11.  Thalamocortikale Oszillationen im bistabilen Netzwerk (Markus Dahlem)

13. 11. Dynamik neokortikaler Zellen vom Hodgkin-Huxley-Typ (Hannelore Frank)

20. 11. Thalamische Synchronisation (Tim Paasch-Colberg) und Chaos im Gehirn (Thilo Schönnemann)

27. 11. Dynamik gekoppelter FitzHugh-Nagumo-Neuronen (FHN) (Gerald Hiller)

4. 12.  Gekoppelte FHN-Neuronen und zeitverzögerte Rückkopplung (Philipp Hövel)

11. 12. Gekoppelte FHN-Neuronen und farbiges Rauschen (Sebastian Brandstetter)

18. 12. Phasenoszillatoren und synaptische Kopplung (Miriam Mähl)

15. 1. Ausbreitung und Kontrolle pathologischer Erregung (Nadine Oswald)

22. 1. Räumlich ausgedehntes FHN-System mit Rückkopplung (Felix Schneider)

5. 2. On-off intermittency beim Stabbalancieren (Tobias Watermann), Visuelle Halluzinationen (Anne Beyreuther)

 

 Ansprechpartner

 

Literatur

 

Lehrbücher

 

C. Koch: Biophysics of Computation: Information Processing in Single Neurons (Oxford University Press, New York, 1999).

A. L. Hodgkin and A. F. Huxley: A quantitative description of membrane current and its application to conduction and excitation in nerve, J. Physiol. 117, 500 (1952).

W. Gerstner and W. Kistler: Spiking neuron models (Cambridge University Press, Cambridge, 2002).

H. R. Wilson: Spikes, Decisions, and Actions: The Dynamical Foundations of Neuroscience (Oxford University Press, Oxford, 1999).

H. Haken: Brain Dynamics: Synchronization and Activity Patterns in Pulse-Coupled Neural Nets with Delays and Noise (Springer Verlag GmbH, Berlin, 2006).

G. B. Ermentrout: Neural networks as spatio-temporal pattern-forming systems, Rep. Prog. Phys. 61, 353 (1998).

 

Zeitschriftenartikel

 

Für Vortrag am 6. 11.:

 

[1] Destexhe A. and Sejnowski T. J. (2003) Interactions Between Membrane Conductances Underlying Thalamocortical Slow-Wave Oscillations. Physiol. Rev. 83,1401
[2] Suffczynski, P. and Kalitzin, S.  and  Lopes da Silva,  F. H. (2004) Dynamics of non-convulsive epileptic phenomena modeled by a bistable neuronal network. Neuroscience 126,467.

 

 

Zusatzinformationen / Extras

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