Computational Neuroscience

Prof. Dr. Andreas Herz

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Prof. Dr. Andreas Herz

Raum D01.052

Andreas Herz im Bernstein Center for Computational Neuroscience

Andreas Herz in der GSN

Vollständiger CV von Andreas Herz (PDF, 56 KB)

Neuronale Dynamik und Codierung

Das Gehirn zählt zu den komplexesten biologischen Systemen. Seine faszinierende Dynamik und Strategien der Informationsverarbeitung zu verstehen, stellt eine große Herausforderung dar. Die Ausrichtung der Arbeitsgruppe auf nichtlineare Dynamik, stochastische Prozesse, Informationstheorie und kollektive Phänomene bietet ein breites Spektrum an Konzepten und Techniken für die Zusammenarbeit mit experimentellen Laboren und zur Untersuchung, wie das Gehirn schwierige Rechenprobleme löst. Anhand verschiedener Modellsysteme – von der akustischen Kommunikation von Heuschrecken bis zur räumlichen Navigation von Nagetieren – gehen wir Fragen nach wie: Wie integrieren sensorische Systeme Informationen über verschiedene Zeitskalen hinweg, um komplexe Mustererkennungsaufgaben zu bewältigen?

Wie werden externe Signale in Echtzeit analysiert, trotz des ständigen Zustroms neuer sensorischer Informationen? Wie bewältigen neuronale Systeme das Dilemma zwischen „Isolation und Interaktion“, das jeder verteilten Signalverarbeitung inhärent ist? Wir haben zudem neuartige experimentelle Ansätze entwickelt, beispielsweise um die relevantesten Stimuli für ein bestimmtes Neuron zu finden oder dessen intrinsische Verarbeitungsschritte zu entschlüsseln. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen können genutzt werden, um unser grundlegendes Verständnis von „Computing“ zu erweitern und neue Paradigmen zu schaffen, die die Grenzen traditioneller Ansätze überwinden. Diese doppelte Rolle der theoretischen Neurowissenschaften hat zu bedeutenden Fortschritten in der Hirnforschung geführt und eröffnet neue Verbindungen zur theoretischen Physik, Psychologie, Informatik und verschiedenen technischen Anwendungsbereichen.

Derzeitige Forschungsschwerpunkte

• Neuronale Grundlagen der räumlichen Navigation

• Interaktion zellulärer Rhythmen und großräumiger Oszillationen

• Kollektives Verhalten neuronaler Systeme

• Mathematische Theorie von Attraktornetzwerken

In der Vergangenheit habe ich mich zudem intensiv mit angewandter Mathematik, statistischer Physik, Spieltheorie, theoretischer Immunologie und olfaktorischem Lernen beschäftigt.

Wissenschaftlicher Ansatz

Wir verwenden Methoden der Theorie dynamischer Systeme und der Wahrscheinlichkeitstheorie, um elektrophysiologische Daten verschiedener lokaler und internationaler Kooperationspartner zu analysieren, zu modellieren und sie mit theoretischen Vorhersagen zu vergleichen.

Veröffentlichungen:

Ausgewählte Veröffentlichungen:

Csordas DÉ, Fischer C, Nagele J, Stemmler MB, Herz AVM
Spike afterpotentials shape the in vivo burst activity of principal cells in medial entorhinal cortex.
J Neurosci 40, 4512-4524 (2020)

Stemmler MB, Mathis A, Herz AVM
Connecting multiple spatial scales to decode the population activity of grid cells.
Sci Adv 1: e1500816. DOI: 10.1126/science.1500816 (2015)

Herz AVM, Gollisch T, Machens CK, Jaeger D
Modeling single-neuron dynamics and computations: a balance of detail and abstraction.
Science, 314, 80-85 (2006)

Machens CK, Schütze H, Franz A, Kolesnikova O, Stemmler MB, Ronacher B, Herz AVM
Single auditory neurons rapidly discriminate conspecific communication signals.
Nature Neuroscience, 6, 341-342 (2003)

Herz AVM, Bonhoeffer S, Anderson RM, May RM, Nowak MA
Viral dynamics in vivo: Limitations on estimates of intracellular delay and virus decay.
Proc Natl Acad Sci, USA 93, 7247-7251 (1996)

Herz AVM, Hopfield JJ
Earthquake cycles and neural reverberations: Collective oscillations in systems with pulse-coupled threshold elements. Physical Review Letters 75, 1222-1225 (1995)

Vollständige Liste:

Medien:

Questions & Answers (Current Biology 2018)

"Das Denken ist hartes Brot, verehrte Maschine (PDF, Frankfurter Allgemeine Zeitung 2019) (PDF, 423 KB)

Das Gehirn verstehen - 10 Jahre Bernstein Zentrum München

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