Modellierung und Simulation in den Neurowissenschaften [2018 SoSe] | ||
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Code IMSN |
Name Modellierung und Simulation in den Neurowissenschaften |
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LP 6 LP |
Dauer ein Semester |
Angebotsturnus unregelmäßig |
Format Vorlesung 2 SWS, Übung 2 SWS |
Arbeitsaufwand 180 h; davon 60 h Präsenzstudium 25 h Prüfungsvorbereitung 95 h Selbststudium und Aufgabenbearbeitung (evtl. in Gruppen) |
Verwendbarkeit B.Sc. Angewandte Informatik, M.Sc. Angewandte Informatik |
Sprache |
Lehrende |
Prüfungsschema |
Lernziele | Die Studierenden kennen den makro-/mikroskopischen Aufbau eines Gehirns und verstehen die Prinzipien neuronaler Signalverarbeitungsprozesse. sind in der Lage die Eigenschaften individueller Neuronenmodelle mit Methoden aus dem Bereich der dynamischen Systeme zu analysieren. können mathematische Modelle von Einzelneuronen selbst entwerfen und numerische Verfahren zur Lösung bestimmen. haben die Fähigkeit die erforderlichen numerischen Methoden in einer Programmiersprache (C/C++ ) eigenständig umzusetzen. haben die Kenntnis die Simulationsergebnisse mathematisch-informatisch zu analysieren und zu interpretieren. |
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Lerninhalte | Grundkenntnisse in Neuroanatomie und -physiologie Bioelektrizität: Biophysikalische Grundlagen von Ionenströmen, Elektrophysiologie, Nernstpotential Biomembranmodelle Modellierung von Signalverarbeitungsprozessen im extrazellulären Raum Integrate-and-Fire Modelle / Neuronenmodelle mit einem Kompartment Numerische Lösungsmethoden für Einkompartmentmodelle Dynamische Systeme: Begriffsbildungen, Phasenraumanalyse, Stabilität und Hysterese, Bifurkationen, Spiking, Bursting Numerische Lösungsverfahren für steife Systeme Modellierung und Simulation der passiven Kabelgleichung Diskretisierung der Kabelgleichung Das Hodgkin-Huxley Modell (HH) der aktiven Signalverarbeitung Methoden zur nichtlineare Kopplung von HH und Kabelgleichung Simulation stochastischer Prozesse |
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Teilnahme- voraus- setzungen |
empfohlen sind: Grundlagen in Numerik wie z:B. aus MA7 | |
Vergabe der LP und Modulendnote | Bestehen der Modulprüfung | |
Nützliche Literatur | C. Koch: Biophysics of Computation: Information Processing in Single Neurons. Oxford Univ. Press, 1999, ISBN 0-19-518199-9 |