FOR 2093

Das Ziel der Forschergruppe ist die technische Nachbildung der neuronalen Informationsverarbeitung im trisynaptischen Schaltkreis des Hippocampus auf der Basis memristiver Bauelemente.

Im Fokus der Forschergruppe steht die Übertragung der neuronalen, synaptischen Plastizität und Informationsspeicherung in eine analoge Schaltungstechnik mit nanoelektronischen, memristiven Bauelementen. Die Herausforderung besteht darin synaptische Plastizitätsmechanismen als Grundlage von Lern- und Gedächtnisprozessen in biologischen Systemen auf memristive technische Schaltungen zu übertragen. Hierbei sollen neurobiologische zelluläre Mechanismen, wie sie in Neuronen und Synapsen vorkommen, innerhalb memristiver Bauelemente nachgebildet werden. Zelluläre Lern- und Gedächtnisformen sollen bauteil- und schaltungstechnisch so rekonstruiert werden, dass implizite  und explizite Lernprozesse technisch nachgebildet werden können. Durch eine detaillierte Charakterisierung der statischen und dynamischen Eigenschaften memristiver Bauelemente und durch die Nachbildung zellulärer Lernmechanismen mittels memristiver Systeme sollen Lern- und Gedächtnisprozesse in neurobiologisch inspirierten Netzwerkschaltungen emuliert werden. Hierzu sollen, basierend auf der besonderen Struktur des hippocampalen trisynaptischen Schaltkreises, neurobiologische Schaltprozesse adaptiert werden, die sich eng an den Lern- und Gedächtnisprozessen innerhalb des Hippocampus des Säugetiergehirns orientieren. Der Hippocampus repräsentiert das zentrale Hirnareal für Gedächtnis, Lernen sowie Musterseparation und -komplettierung. Das Ziel der Forschergruppe ist die Umsetzung der Funktionsabläufe innerhalb des trisynaptischen hippocampalen Schaltkreises in eine memristive Schaltung. Hierbei soll auch die Frage geklärt werden, inwieweit sich die neurologischen Konzepte kognitiver Karten und Ortszellen auf analoge Schaltungsarchitekturen übertragen lassen. Die Forschergruppe soll dieses ambitionierte Ziel durch ein Netzwerk aus Wissenschaftler/innen mit komplementär aufgestellten Expertisen erreichen.