Das WIN-Kolleg

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der Stärke und die Ähnlichkeit der Geruchsrepräsentationen im Bereich des dorsa-
len Bulubus olfaktorius die Geruchsunterscheidungszeit vorhergesagt werden kann.
Um die Aktivierungsdauer und Adaptation verschiedener Glomeruli zu untersu-
chen, haben wir zunächst im Doppelpulsexperiment die Abschwächung der Antwort
auf den zweiten Geruchspuls zwischen verschiedenen Glomeruli verglichen. Hier-
bei zeigt sich, dass Glomeruli, die mit langer Latenz antworten, eine schwächere Ant-
wort auf den zweiten Geruchspuls zeigen. Als zweiten Schritt haben wir den Rück-
gang der Aktivierung verschiedener Glomeruli untersucht. Langsam aktivierte Glo-
meruli haben eine langsamere Abfallszeitkonstante als schnell aktivierte Glomeruli.
Diese Ergebnisse zeigen, dass eine wiederholte Präsentation eines Geruchsstof-
fes nach Adaptation andere Aktivierungsmuster im dorsalen Bulbus olfaktorius
erzeugt. In Kombination mit Verhaltenstests nach Adaptation werden wir daher
testen können, inwieweit die raumzeitlichen Aktivierungsmuster auf der Ebene des
Bulbus olfaktorius die Geruchsunterscheidung bestimmen.
3. Mathematische Modellierung und Analyse (Christian Reichert und Jens Starke)
Bifurkationsanalyse einer Netzwerkausbildung durch Lernen
In einer Kooperation mit Carmen Ellsässer (Universität Heidelberg), Leo van Hem-
men (Technische Universität München) and loannis Kevrekidis (Princeton Univer-
sity) wurde mit Hilfe einer Coarse Analysis und numerischen Bifurkationsanalyse die
durch Lernvorgänge bedingte Ausbildung einer neuronalen Netzwerkstruktur unter-
sucht. Dafür wurde als erster Schritt das Beispiel des auditorischen Systems der
Schleiereule verwendet, bei der sich neuronale Karten ausbilden, die es der Schleier-
eule erlauben, ihre Beute mit Hilfe von Laufzeitunterschieden der auditorischen
Signale zu orten. Die Netzwerkmodellierung erfolgte mit einem so genannten Spike
and Response (SR) Modell. Das SR Modell ist ein Schwellenwertmodell, d.h. ein
einzelnes Neuron feuert genau dann, wenn sein Membranpotential eine bestimmte
Schwelle überschreitet. Die Resultate zeigen sehr deutlich einen Phasenübergang bei
der Ausbildung der neuronalen Karten in Abhängigkeit der Wirksamkeit der durch
Hebb'sches Lernen beschriebenen lokalen Änderungen der Synapsenstärken. Bei
diesem Übergang koexistiert bei hoher Wirksamkeit neben dem gelernten Zustand
auch eine Lösung, die dem ungelernten Zustand entspricht, diese ist jedoch ab
einem gewissen Schwellwert instabil.
Navigation und Sortierung von Axonen
Die Modellierung der Navigation und Sortierung von Axonen auf dem Weg vom
Riechepithel mit seinen ca. 1 Mio Rezeptoren zum olfaktorischen Bulbus wurde
gemeinsam mit Noemi Hummel (Universität Heidelberg) und Jörg Strotmann
(Universität Hohenheim) weiter fortgesetzt. Die Sortierung der Axone im Laufe
ihres Wachstumsprozesses nach gleichen Rezeptortypen, d.h. die Konvergenz der
Axone von Rezeptorzellen, die den gleichen Duftrezeptor exprimieren, auf einen
gemeinsamen Glomerulus im olfaktorischen Bulbus wurde in Abhängigkeit ver-