Ein Gastbeitrag von Emma Lehmann

Tag 1 – Dienstag, 29. September

Nach zwei Tagen Satellite Workshops begann am Dienstagnachmittag die Main Conference, und schon kurz darauf folgte einer der Höhepunkte des Tages. Xiao-Jing Wang erhielt den Valentin Braitenberg Award for Computational Neuroscience und betrat anschließend die Bühne, um zentrale Themen aus seiner Forschungslaufbahn zu teilen.

Schnell wurde deutlich, dass die Fragen, die Wang auf der Bühne präsentierte, weitreichende Auswirkungen haben. Für Ritu Panda aus Neu-Delhi, die kurz vor dem Abschluss ihrer Promotion an der Ashoka University steht, ist dies die erste wissenschaftliche Konferenz außerhalb Indiens. Ein Gedanke aus Wangs Vortrag blieb ihr besonders im Kopf: „Es ist sehr wichtig, dass man seine Modellierungen und mathematischen Betrachtungen anhand der Neurobiologie und experimentellen Ergebnissen ausrichtet“, sagt sie.

Auch Simon Roth, Student aus Wien, nennt Wangs Vortrag einen der interessantesten des Tages. Allerdings war es ein anderer Aspekt, der seine Aufmerksamkeit erweckte. Besonders inspirierten ihn die wachsenden technischen Möglichkeiten, Hirnaktivität in immer größerem Umfang aufzuzeichnen, sowie die Aussicht, mit Daten aus immer größeren Hirnregionen zu arbeiten. Roth selbst kommt aus der Informatik. Auf der Konferenz wollte er nicht nur sein eigenes Poster präsentieren, sondern auch mehr über die neurowissenschaftliche Seite des Feldes erfahren.

Genau diese Schnittstelle zwischen Informatik und Neurowissenschaften brachte auch Nico Dunajski aus Sheffield nach Frankfurt. Der Informatikstudent im Bachelorstudium forscht bereits im Bereich Computational Neuroscience und hofft, anschließend ein Masterstudium in Neurowissenschaften machen zu können. Statt nach der Antwort auf eine bestimmte Forschungsfrage zu suchen, kam er zur Konferenz, um, wie er es ausdrückt, „die Zukunft meines Karrierewegs“ zu erkunden. Schon am ersten Tag zeigte sich, dass die Konferenz nicht nur von den Vorträgen lebt. Sie bot auch die Gelegenheit, mit Forschenden in ganz unterschiedlichen Karrierestufen ins Gespräch zu kommen und zu sehen, welch unterschiedliche Wege in die Computational Neuroscience führen können.

Ritu Panda mit ihrem Poster „Routing on a fixed linear stage“. Foto: Emma Lehmann

Nico Dunajski erklärt Ece Çağlayan sein Poster „Modelling Evolutionary Mismatch: Information Foraging and Information-Free Novelty“. Foto: Emma Lehmann

Tag 2 – Mittwoch, 30. September

Die Eindrücke des ersten Tages, die Panda, Roth und Dunajski beschriebenen haben, führen am Ende alle zu derselben grundlegenden Frage: Wie lassen sich mathematische Modelle mit biologischen Daten verbinden, sodass daraus wirklich neue Erkenntnisse über das Gehirn gewonnen werden können?

Am Mittwoch lieferte Salar Nouri vom Frankfurt Institute for Advanced Studies ein besonders anschauliches Beispiel dafür, wie sich diese Frage untersuchen lässt. Sein Team hatte einen künstlichen Agenten in eine simulierte Umgebung gesetzt und ihn nach Nahrung suchen lassen. Der Agent maximierte nicht einfach nur die Belohnung, sondern musste zugleich einen inneren Zustand im Gleichgewicht halten und konnte folglich „hungrig“ werden. Mit zunehmendem „Hunger“ begann er, seine Umgebung schneller und weiträumiger zu erkunden. Ein abstraktes Modell zeigte somit ein Verhalten, das an ein Tier auf Nahrungssuche erinnerte.

Gleichzeitig warfen die Vorträge des Tages eine weitere grundlegende Frage auf, nämlich ob Modelle, die biologisch immer realistischer werden, und immer detailliertere neuronale Daten überhaupt zu einem besseren Verständnis des Gehirns führen. Diese

Emma interviewt Francesco Siano. Foto: Emma Lehmann

Frage stand im Zentrum von John Krakauers Vortrag „Lessons at the Cognitive-Motor Interface“, der nicht nur mich, sondern, wie ich später feststellte, auch andere Teilnehmende nachhaltig beschäftigte. Bei relativ einfachen motorischen Prozessen, so Krakauer, erscheint der Zusammenhang zwischen neuronalen Schaltkreisen und Verhalten noch recht direkt. Medizinstudierende können beispielsweise einen Dehnungsreflex an die Tafel zeichnen und zeigen, wie Neuronen miteinander verbunden sind und wie aus diesen Verbindungen eine Reaktion entsteht. Doch dieselbe Logik lässt sich deutlich schwieriger anwenden, sobald es um komplexeres Denken geht. Krakauer veranschaulichte das mit einer einfachen Frage: Einen Dehnungsreflex kann man zeichnen. Aber wie müsste eine Darstellung aussehen, die erklärt, wie wir etwas Abstraktes wie „Gerechtigkeit“ verstehen? Dieses Beispiel verdeutlicht die Grenzen rein neuronaler Erklärungen. Neurowissenschaftliche Daten können ein Modell verändern, einschränken oder bestätigen, doch komplexe psychologische Phänomene erfordern möglicherweise eine andere Erklärung. Wie er es formulierte, „Selbst wenn man neuronale Daten nutzt, um sein Modell zu aktualisieren, wird die Sprache des Modells niemals neuronal sein.“

Auch Francesco Siano, Doktorand der Verhaltensneurowissenschaften an der Sapienza-Universität Rom, war von dem Vortrag begeistert. Siano, der seit seinem Masterstudium zu motorischen Systemen arbeitet, bezeichnet Krakauers Vortrag als seinen bisherigen Favoriten der Konferenz. Beeindruckt war er nicht nur vom Thema, sondern auch vor allem von Krakauers Humor und seiner Fähigkeit, das Publikum immer wieder in die Diskussion einzubeziehen.

Tag 3 – Donnerstag, 1. Oktober

Am letzten Konferenztag drehte sich alles um die verschiedenen Rhythmen und Zeitskalen, auf denen das Gehirn arbeitet. Manche neuronalen Prozesse laufen innerhalb von Millisekunden ab, andere halten deutlich länger an. Diese Unterschiede im zeitlichen Verlauf könnten darüber Aufschluss geben, wie Informationen verarbeitet, kurzfristig verfügbar gehalten und schließlich als Erinnerung gespeichert werden.

Die letzten drei Vorträge verfolgten diesen Gedanken von neuronaler Aktivität bis hin zum Gedächtnis. Anna Levina von der Universität Tübingen untersucht intrinsische neuronale Zeitskalen, während Sara Varetti von der SISSA in Triest sie mit dem Arbeitsgedächtnis verknüpft. In ihrem Modell entwickeln stark miteinander verknüpfte Gruppen von Neuronen langsamere Dynamiken, wodurch Informationen länger verfügbar bleiben, ohne dass das Modell explizit darauf trainiert werden muss. Sandro Romani vom Janelia Research Campus ging anschließend von kurzfristiger Speicherung zur Gedächtnisbildung über. Er sprach über synaptische Plastizität auf Verhaltenszeitskalen, einen Mechanismus, der neuronale Ereignisse miteinander verknüpfen kann, die mehrere Sekunden auseinanderliegen, und der möglicherweise erklärt, wie ein einzelnes Erlebnis eine bleibende Spur im Gedächtnis hinterlässt.

Mauro Copelli, Professor an der Federal University of Pernambuco in Recife, Brasilien, nahm zum ersten Mal persönlich an einer Bernstein Conference teil. Obwohl Verhalten nicht im Mittelpunkt seiner eigenen Forschung steht, faszinierten ihn besonders die Vorträge von Marieke Schölvinck (Ernst Strüngmann Institute) und Ewelina Knapska (Nencki Institute of Experimental Biology), die zeigten, wie neue Methoden die Art und Weise verändern, wie wir Verhalten quantifizieren.

Für Copelli geht es bei einem Konferenzbesuch jedoch um mehr als nur die Wissenschaft. Eine gute Konferenz machen etwa „30% Wissenschaft und 70% zwischenmenschliche Kontakte“ aus. Es ist natürlich wichtig, neue Forschung kennenzulernen, doch ebenso wertvoll sind Gespräche mit alten Freund:innen, Kooperationspartner:innen und Menschen, denen man bislang noch nie begegnet ist. „Die Kaffeepausen, Mittagessen und Abendessen sind manchmal genauso wichtig wie die Vorträge“, beschreibt er.

Abschiedsessen. Foto: Emma Lehmann

Eine ähnliche Schlussfolgerung zog Daniel Miranda Castro, Postdoktorand am Forschungszentrum Jülich. Nachdem er endlich Menschen persönlich getroffen hatte, die er zuvor vor allem aus dem schriftlichen Austausch kannte, sagte er: „Die persönlichen Begegnungen waren definitiv das Beste.“

Im Verlauf der drei Tage führte die Konferenz von Verhaltensmodellen hin zu Fragen über komplexes Denken, Arbeitsgedächtnis und die Bildung neuer Erinnerungen. Viele der Ideen blieben auch nach den Vorträgen präsent und setzten sich in Gesprächen zwischen Menschen mit unterschiedlichen Hintergründen und in verschiedenen Karrierestufen fort. Copelli, der 2020 online an der Konferenz teilgenommen hatte, bringt es vielleicht am einfachsten auf den Punkt. Zu den spontanen Gesprächen in den Kaffeepausen, beim Mittag- oder Abendessen sagt er: „Dafür gibt es keinen Online-Ersatz.“

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