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von Stein Astrid | Fellow Postdoctoral
1994-07-01 - 1995-07-31 | Research area: Cognition and Sociality
Repräsentation in künstlichen und biologischen neuronalen Systemen

Systemtheoretische Ideen haben zu einer Neukonzeption der Idee der Repräsentation geführt. Repräsentation wird seitdem weniger als Abbildung der äußeren Welt auf das repräsentierende Medium, das Gehirn, verstanden, sondern mehr als Knotenpunkt bei der Zuordnung bestimmter Umweltkonstellationen (Input) zu Reaktionen des. Individuums auf diese Umwelt (Output). In der Interaktion Umwelt-Individuum bilden sich, - da sie für das Überleben des Individuums förderlich sind -, stabile Zuordnungen (Kopplungen) aus und werden im repräsentierenden Medium fixiert (=Repräsentation) . Während die Morphologie des repräsentierenden Mediums seit gut einem Jahrhundert bereits recht exakt bekannt ist, herrscht über die Funktionsweise noch Unklarheit. Die Neukonzeption des Repräsentationsbegriffs hat dazu beigetragen, alte neurophysiologische Vorstellungen, nach denen das Gehirn wie ein elektronischer Baukasten aufgebaut ist, in dem Repräsentationen von Umweltgegenständen sowie Regeln über deren Transformationen wie Schaltelemente eingebaut sind, fallenzulassen. Vielmehr geht man heute weitgehend davon aus, daß nicht einzelne Zellen (als Schaltstellen) etwas repräsentieren, sondern daß es die Gesamtheit des repräsentierenden Mediums - also des komplexen Netzwerkes, das zwischen Umwelt (sensorischer Input) und Reaktion auf die Umwelt (motorischer Output) geschaltet ist - ist, das repräsentiert. Über die Art und Weise, wie dies geschieht, haben Computersimulationen (Artificial Neural Networks, ANN) wesentliche Anregungen geliefert (Konnektionismus). 
In dieser Studie sollen zwei Aspekte zum Thema Repräsentation untersucht werden:

1.) Sind künstliche neuronale Netze (ANNs) ein adequates Modell für die Physiologie des repräsentierenden Mediums Gehirn? Hierzu wollen wir Erregungsausbreitung in rekursiven künstlichen neuronalen Netzen simulieren und überprüfen, inwieweit die Dynamik mit der Dynamik biologischer neuronaler Netze, die im EEG meßbar sind, korreliert. 
2.) Wenn Repräsentation nicht mehr im Sinne von abbildenden Schaltelementen aufgefaßt wird, was ist dann das physiologische Korrelat von Begriffen?

Geht man von konnektionistischen Modellen aus, so müssten einzelnen Begriffen Gewichtverteilungen im komplexen Netzwerk des Gehirnes entsprechen. Aus der Neurophysiologie weiß man aber, daß die Verarbeitung (Organisation) sensorischer Stimuli hierarchisch geschieht, d.h., daß Stimuli der verschiedenen Modalitäten (akustisch, visuell, taktil usw.) zuerst getrennt, in eigenen Regionen (Modulen) verarbeitet (und damit repräsentiert?) werden; insofern geht man oft davon aus, daß auch andere Verarbeitung funktional getrennt, modular vor sich geht, wobei solche Trennungen oft künstlich sind. Die Frage, die sich stellt und die wir mit einer Methodik, Hirnaktivität zu lokalisieren - dem EEG- untersuchen wollen, ist die, ob dies für die Begriffsrepräsentation zutrifft. D.h. ob diese eine eigene Operation des Gehirns ist, mit eigenem Modul usw, oder ob Begriffe einfach in der Gesamtheit der zerebralen Gewichtverteilungen - alle sensorischen Regionen eingeschlossen -, die zu einer bestimmten Input-Output Kopplung führt, repräsentiert sind.