Bastian Eppler aus der FIAS-Arbeitsgruppe von Matthias Kaschube verteidigte seine Arbeit am 19. Juli und konnte hinterher mit dem Team entspannt feiern. In seiner Promotion studierte er die Mechanismen, wie das Gehirn Informationen stabil über lange Zeiträume speichert und gleichzeitig wichtige neue Informationen schnell integriert.

„Wir haben untersucht, wie stabil Aktivitätsmuster auf der Ebene von neuronalen Populationen ohne äußere Einflüsse sind,“ erklärt Eppler, „und wie sie sich während des Lernens verändern". Zudem wollte er herausfinden, wie sich Veränderungen der synaptischen Verschaltung eines Netzwerks auf dessen Aktivität auswirken. Dazu analysierte er das theoretische Modell eines neuronalen Netzwerks. 

Anhand der Daten neuronaler Aktivität in Mäusen zeigte Eppler, dass neuronale Aktivität sich die ganze Zeit dynamisch verändert, selbst wenn die Tiere nicht lernen. Klassische Konditionierung verändert diese Dynamik hin zu einer selektiven Generalisierung, die sich auch im Verhalten der Tiere zeigt und ähnlich auch bei PTSD (Post Traumatic Stress Disorder) beobachtet werden kann (News / FIAS). 

Außerdem untersuchte er in einem Netzwerk-Modell, wie die Veränderungen der Netzwerkverbindungen mit den Änderungen der Netzwerkaktivität zusammenhängen. Offensichtlich führen konstante Veränderungen der Verbindungen zu Phasen stabiler Aktivität, die aber unterbrochen werden von abrupten Übergängen hin zu einer anderen Netzwerkaktivität. Diese abrupten Übergänge gehen einher mit bestimmten qualitativen Veränderungen der Fixpunkt-Topologie des Netzwerks.

Die Aktivität neuronaler Populationen ist also nicht so stabil wie bisher angenommen. Sie verändert sich ständig. Diese Veränderungen werden genutzt und verschieben sich während eines Lernvorgangs. In Epplers Modell sind solche Veränderungen abrupt und hängen von Veränderungen der Fixpunkte des Netzwerks ab.

Bastian Eppler wird vorläufig als Postdoc am FIAS forschen – und sich währenddessen nach einer weiteren Postdoc Stelle umschauen.

Veröffentlichungen:

Thesis: Bastian Eppler 2022, Ongoing neuronal population activity dynamics in the neocortex – representational drift in experiment and model.

Dominik F. Aschauer, Jens-Bastian Eppler, Luke Ewig, Anna R. Chambers, Christoph Pokorny, Matthias Kaschube, Simon Rumpel, Learning-induced biases in the ongoing dynamics of sensory representations predict stimulus generalization, Cell Reports, Volume 38, Issue 6, 2022, 110340, https://doi.org/10.1016/j.celrep.2022.110340

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