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Göttingen Methode zur Analyse komplexer Systeme entwickelt
Campus Göttingen Methode zur Analyse komplexer Systeme entwickelt
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18:00 14.06.2018
Jens Wilting und Viola Priesemann haben eine neue Methode entwickelt um komplexe Systeme zu analysieren. Quelle: r
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Göttingen

Bei ihren Forschungen beschäftigten sich Wilting und Priesemann mit der Frage, wie es möglich ist, komplexe Systeme zu untersuchen, ohne, dass alle beteiligten Komponenten bekannt sind. Ein Beispiel hierfür seien Krankheiten, bei denen es häufig eine hohe Dunkelziffer gebe, durch die es schwer sei, das genaue Ausbreitungsverhalten innerhalb der Gesellschaft zu bestimmen. Eine verlässliche Charakterisierung dieses Ausbreitungsverhaltens wäre jedoch nach Angaben der Forscher unerlässlich, um beispielsweise das Risiko großer Krankheitsausbrüche oder den Impfschutz der Bevölkerung besser abschätzen zu können. Durch die neue mathematische Methode sei dies jetzt aber möglich. „Unsere Methode erlaubt uns, den dynamischen Zustand des Gesamtsystems zu charakterisieren, selbst wenn nur ein kleiner Teil des Systems beobachtet werden kann. Das ist so, als würde jemand das Zusammenspiel beim Fußball erforschen wollen, bei dem die Kamera nur einige wenige der Spieler verfolgt. Wir konnten zeigen, dass herkömmliche Methoden nicht berücksichtigten, dass das Zusammenspiel der beobachteten Komponenten oft nicht repräsentativ für das Zusammenspiel aller Komponenten ist“, erklärte Wilting, der Erstautor der Studie ist. Tests hätten ergeben, dass die Methode, bei der Ausbreitung ansteckender Krankheiten auch dann noch korrekt war, wenn 99 Prozent der vorliegenden Daten nicht berücksichtigt worden.

Abläufe im Gehirn besser verstehen

Die neue Methode kann nach Angaben der Forscher auch angewendet werden, um Aktivitäten im menschlichen Gehirn besser verstehen zu können. Denn obwohl das Gehirn mehr als 80 Milliarden Neuronen besitze, könne nur bei etwa 100 Neuronen die Aktivität gleichzeitig gemessen werden, zum Beispiel bei Epilepsiepatienten. Überraschenderweise zeige die Analyse der Göttinger Forscher, dass viele klassisch betrachtete Eigenschaften einzelner Neuronen so gut wie identisch seien, egal wie sensitiv sich das Gehirn als Ganzes verhält. „Die Methode ist für die Forschung an neuronalen Netzwerken sehr hilfreich. Langfristig hoffen wir auf ein klares Verständnis, wie die verschiedenen Schaltkreise im Gehirn zusammenarbeiten, wenn wir einen neuen Gedanken entwickeln“, sagte Priesemann. Die erste Anwendung der vielversprechenden Göttinger Methode liegen für die Forscher auf der Hand: Sie wollen sie verwenden, um mit Forschern aus Berkeley und Bozeman in den USA die Zusammenarbeit der verschiedenen Gehirnareale bei Gedächtnisaufgaben genau zu untersuchen.

Von Vera Wölk

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