244 | FÖRDERUNG DES WISSENSCHAFTLICHEN NACHWUCHSES

werkgleichungen eingefuhrt. Diese Vereinfachung erlaubt es, relativ große Netzwerke
auf einem einfachen PC zu simulieren. Abbildung 3 zeigt den Verlauf des Mem-
branpotentials eines SR-Netzwerks mit 900 Neuronen. In der Simulation sieht man
eine Traveling Wave, die über das Netzwerk läuft. Dieses Verhalten wurde auch expe-
rimentell beim olfaktorischen System des Zebrafischs in der Gruppe von Rainer
Friedrich am MPI für medizinische Forschung, Heidelberg gefunden.


Abbildung 3:

Traveling Wave im Spike and Response Netzwerk aus 900 Neuronen. Dargestellt ist die Farbkodierung
der Variable des Membranpotentials zu drei aufeinanderfolgenden Zeitpunkten.

Traveling Waves können in sogenannten anregbaren Parameterbereichen auftreten
und führen bei geeigneten Anfangsbedingungen zu Spiralwellen, deren Verlauf in
Abbildung 4 dargestellt ist. Spiralen treten im visuellen Kortex im Zusammenhang
mit Wahrnehmungsstörungen nach Drogenmissbrauch, hauptsächlich bei LSD, auf.


Abbildung 4:
Spirale im Spike and Response Netzwerk aus 700 Neuronen. Dargestellt ist eine Farbkodierung der
Variable des Membranpotentials.

Die schnell zu simulierenden SR-Netzwerke erlauben es, auch auf langsamen Com-
putern Coarse Analysis Algorithmen für Netzwerke zu entwickeln. Hierzu besteht
eine Kooperation mit loannis Kevrekidis (Princeton University). Bei der Coarse
Analysis untersucht man makroskopisches (coarse) Verhalten mikroskopischer (fine)
Systeme, ohne explizit makroskopische Gleichungen kennen zu müssen. Dies bedeu-
tet, es können Aktivitätsmuster der experimentell bestimmten Populationssignale im
Bulbus olfactorius allein auf Basis von Mikrogleichungen auf Einzelzellebene simu-
liert und analysiert werden. Die iterative Vorgehensweise der Coarse Analysis ist in
Abbildung 5 schematisch dargestellt und zusammengefasst.