274 | FÖRDERUNG DES WISSENSCHAFTLICHEN NACHWUCHSES

der „Independent Component Analysis“ (ICA) ermöglichen die Extraktion funk-
tioneller räumlicher Unterstrukturen maximaler statistischer Unabhängigkeit. Die
verwendeten Verfahren wie z.B. Fast-ICA, JADE, RADICAL wurden mithilfe unab-
hängiger Entropieschätzer verglichen, wobei sich JADE bei gleicher Genauigkeit als
der schnellste Algorithmus erwies. Die Datenanalyse ergibt auch die zeitliche Dyna-
mik der bestimmten funktionellen biologischen Einheiten (bei Ca2+-Imagmg
Gruppen von Glomeruli). Um die zugrundeliegenden Mechanismen dieser Dyna-
mik mathematisch reproduzieren und diskutieren zu können, wurde em phänome-
nologisches Modell aufgestellt, mit dem sich qualitativ verschiedene beobachtete
Aktivitätsverläufe erfassen lassen. In Kooperation mit Martin Zapotocky und Peter
Borowski (MPI für Physik komplexer Systeme, Dresden) wurden auf mikroskopi-
scher Ebene die detaillierten biochemischen Prozesse der Rezeptorneuronen
modelliert. Dazu gehören die Umwandlung vom chemischen zum elektrischen Sig-
nal, sukzessive Verstärkungsmechanismen und mehrere negative Rückkopplungsme-
chanismen. Aktuell werden die Bedingungen für das Auftreten von Hopf-Bifurka-
tionen zusammen mit Markus Eiswirth (Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-
Gesellschaft, Berlin) unter Verwendung stöchiometrischer Netzwerkanalyse-Techni-
ken bestimmt. Im wissenschaftlichen Programm des Projektes wird nun als nächster
Schritt vorrangig auf die Netzwerkmodeliierung eingegangen.
5. Workshop
Um einen aktuellen Überblick des Gebietes „Netzwerk im olfaktorischen Bulbus“
zu erhalten und um bereits bestehende Kontakte zu verstärken und weitere Koope-
rationen zu diesem Thema ins Leben zu rufen, organisierten J. Reidl und J. Starke in
den Räumen der Heidelberger Akademie der Wissenschaften das Arbeitstreffen
„Neural network models of the olfactory bulb“ (18.-19. 12. 2003). Dabei wurde der
Bogen vom Netzwerk-Input über mikroskopische Netzwerkmodelle bis zum
makroskopischen Verhalten gezogen. Dies beinhaltete sowohl Vorträge über experi-
mentelle Ergebnisse, als auch mathematische Beschreibungen, Analyse und Simulati-
on neuronaler Netze. Der Schwerpunkt wurde im Hinblick auf unser Forschungs-
vorhaben auf raumzeitliche Musterbildung und deren Funktion für die Signalverar-
beitung im olfaktorischen System gesetzt. Die Sprecher waren loannis Kevrekidis
(Princeton University, USA), Rainer Friedrich (MPI für medizinische Forschung,
Heidelberg), Andreas Schäfer (MPI für medizinische Forschung, Heidelberg), Mar-
tin Zapotocky (MPI für Physik Komplexer Systeme, Dresden), Reinhard Eckhorn
(Universität Marburg), Leo van Hemmen (Technische Universität München), Frank
Hoppensteadt (Arizona State University, USA) und Hartwig Spors (MPI für medi-
zinische Forschung, Heidelberg). Bei dem Arbeitstreffen wurden insbesondere die
wissenschaftliche Zusammenarbeit mit Frank Hoppensteadt (Arizona State Univer-
sity, USA) im Bereich der Netzwerkmodeliierung und loannis Kevrekidis (Prince-
ton University, USA) bei der numerischen "Coarse Analysis" des makroskopischen
Netzwerkverhaltens konkretisiert.