Wie funktionieren Neuronen?

Sich mit Computersimulationen zu beschäftigen, bedeutet, weit über die Ränder des eigenen Fachgebiets hinauszublicken. Etwa zur Biologie oder Chemie. Zu den spannendsten Experimenten im „Virtuellen Physiklabor“ der vergangenen 25 Jahre gehören für Wolfgang Kinzel jene Simulationen, die sich mit künstlichen neuronalen Netzwerken beschäftigten. In diesem Fall ergänzen die virtuellen Experimente die konventionelle neurobiologische Forschung.

Wie Neuronen aufgebaut sind, funktionieren und sich verschalten, konnten Neurobiologen in den vergangenen Jahrzehnten immer besser verstehen. Doch etliche Fragen sind noch ungeklärt. So ist noch immer nicht genau bekannt, wie das Gehirn Informationen verarbeitet, wie es sie speichert und wieder abruft.

In diese Diskussionen klinken sich Würzburgs theoretische Physiker ein. Sie untersuchen seit vielen Jahren mit Hilfe mathematischer Modelle, wie neuronale Netzwerke Informationen verarbeiten. Es gelang inzwischen, die Eigenschaften einfacher Netzwerke analytisch zu berechnen. Die aus den Simulationen gewonnenen Erkenntnisse lassen sich dazu nutzen, Informationen zu verschlüsseln.