Köln | Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) möchte die neuronalen Prozesse des Erinnerns bei einer Fruchtfliege (Drosophila melanogaster) erforschen, um Roboter weiter optimieren zu können. Auch Forscher der Kölner Universität sind beteiligt.
Die DFG gründete dafür die Forschungsgruppe „Entschlüsselung eines Gehirn-Schaltkreises: Struktur, Plastizität und Verhaltensfunktion des Pilzkörpers von Drosophila“ (FOR 2705). Die Studie wird von Professor Dr. André Fiala der Georg-August-Universität Göttingen geleitet und wird von sechs Teilprojekten in Köln, Bonn, Göttingen, München, Magdeburg und Berlin unterstützt.
Die Kölner Gruppe wird von Professor Dr. Martin Paul Nawrot vom Institut für Zoologie der Universität zu Köln übernommen und durch die Expertise von Professor Dr. KeiIto unterstützt. Sie möchten die Teile des Gedächtnis im Fliegenhirn lokalisieren und die Vorgänge während des Erinnerungsprozesses in einem Modell darstellen. Nawrot beschreibt dieses als ein biologisch realistisches Netzwerk aus Neuronen – ein neuroyales Spiking-Netzwerk.
Mit Hilfe dieses Modells will die Forschungsgruppe einen autonomen Roboter mit circa 4.000 künstlichen „Nervenzellen“ steuern. „Unser Roboter kann durch eine Kamera sehen und nimmt visuelle Reize wie Licht oder Farbe entgegen. Er lernt, dass der Blick auf bestimmte Farben eine bestimmte Aktion erforderlich macht. Je häufiger er die Aktion korrekt durchführt, desto stabiler wird der Belohnungspfad in seinen Verbindungen zwischen den Nervenzellen.“, erklärt Nawrot.
Bei einem Forschungsprojekt über Honigbienen hat Nawrot sich bereits mit Lern-Verhaltens-Zusammenhängen beschäftigt und festgestellt, dass die Biene den am besten etablierten Modellorganismus für das Lernen besitzt. Das Hirn der Fliege ist zwar zehn Mal kleiner als das der Biene, jedoch habe man von der Fliege schon verschiedene biologische Kenntnisse gewinnen können und daher auch schon viel über ihr Gehirn lernen können.
Bereits bei dieser Studie hat er herausgefunden, dass die Verbindung von Nerven gestärkt wird, wenn ein Reiz öfter belohnt wurde. Er nennt sie die Plastizitätsregel und möchte diese nun auch dem Roboter beibringen. Die Studie wird für die nächsten drei Jahre gefördert und die erste jährliche Fachkonferenz ist für Mai 2019 geplant.
Autor: Isabel Krämer
