phy734 - Einführung in die Neurophysik

phy734 - Einführung in die Neurophysik

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Modulbezeichnung Einführung in die Neurophysik
Modulkürzel phy734
Kreditpunkte 6.0 KP
Workload 180 h
(
Präsenzzeit:56 Stunden Selbststudium: 124 Stunden
)
Einrichtungsverzeichnis Institut für Physik
Verwendbarkeit des Moduls
  • Master Physik, Technik und Medizin (Master) > Mastermodule
Zuständige Personen
  • Anemüller, Jörn (Modulverantwortung)
  • Anemüller, Jörn (Prüfungsberechtigt)
  • Brand, Thomas (Prüfungsberechtigt)
  • Dietz, Mathias (Prüfungsberechtigt)
  • Kollmeier, Birger (Prüfungsberechtigt)
  • Uppenkamp, Stefan (Prüfungsberechtigt)
Teilnahmevoraussetzungen
Bachelor in Physik, Technik und Medizin oder entsprechend
Kompetenzziele
Die Studierenden erkennen, wie die Dynamik in Nervennetzen durch ein Zusammenspiel physikalischer, chemischer und biologischer Prozesse ermöglicht wird. Sie haben einen Überblick über die wichtigsten physikalischen Messverfahren zur Quantifizierung von Struktur und Funktion von Nervensystemen. Sie können die Mathematik als grundlegende Sprache zur Beschreibung biophysikalischer Prozesse im Nervensystem mittels Stochastik, linearer Algebra, Differentialgleichungen nutzen. Sie verfügen über das Wissen über Informationsrepräsentation auf unterschiedlichen Längen- und Zeitskalen: Sie sind mit dem Übergang von mikroskopischen Modellen und Prozessen zu makroskopischen Funktionsmodellen vertraut. Sie verstehen Lernprozesse und Adaptation als Anpassung eines biophysikalischen Systems an seine Umgebung.
Modulinhalte

·         Biophysik synaptischer und neuronaler Übertragung

·         Modellierung einzelner Nervenzellen: Hodgkin Huxley model, integrate and fire model,
          Ratenmodell

·         Biophysik neuronaler Sensorik in auditorischer, visueller und mechano-sensorischer Modalität

·         Beschreibung neuronaler Dynamik: Theorie dynamischer Systeme, von mikroskopischer zu
          makroskopischer Aktivität.

·         Prinzipien von Messverfahren neuronaler Aktivität: von Einzelzellableitungen zur EEG, MEG
          und fMRI.

·         Beschreibung der Funktion kleiner Nervennetze: Rezeptive Felder und ihre Beschreibung mit
          linearen und nicht-linearen Modellen

·         Der neuronale Code: Spikes, spike trains, Populationscodierung, Zeit- vs. Ratencode

·         Dekodierung neuronaler Aktivität und ihre Anwendungen

·         Simulation künstlicher neuronale Netze als ein Funktionsmodell, Hopfield Netzwerk, Boltzmann
          Maschine, Perzeptron und tiefe Netze

·         Informationstheoretische Ansätze, Stimulusstatistik, Entropie, Transinformation

-         Lernen und Plastizität, Konditionierung und Verstärkungslernen, Hebb'sches Lernen, LTP, LTD

Literaturempfehlungen
- Chow, Gutkin, Hansel, Meunier, Dalibard (Eds.): Methods and Models in Neurophysics (2003)
- Dayan, Abbott: Theoretical Neuroscience (2005)
- Galizia, Lledo (Eds.): Neurosciences, from molecule to behauvior (2013)
- Gerstner, Kistler, Naud, Paninski: Neuronal Dynamics - From single neurons to networks and models of
  Cognition (2014)
- Rieke, Warland, de Ruyter van Steveninck, Bialek: Spikes - Exploring the neural code (1999)
-Schnupp, Nelken, King: Auditory Neuroscience (2010)
Links
Unterrichtssprache Englisch
Dauer in Semestern 1 Semester
Angebotsrhythmus Modul Wintersemester
Aufnahmekapazität Modul unbegrenzt
Modulart Pflicht / Mandatory
Modullevel MM (Mastermodul / Master module)
Lehr-/Lernform Vorlesung: 2 SWS,
Übung: 2 SWS
Lehrveranstaltungsform Kommentar SWS Angebotsrhythmus Workload Präsenz
Vorlesung 2 WiSe 28
Übung 2 WiSe 28
Präsenzzeit Modul insgesamt 56 h
Prüfung Prüfungszeiten Prüfungsform
Gesamtmodul
Klausur (max 120 Min.) oder mündliche Prüfung (30 Min.)

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