The Adaptive Mind
Am Exzellenzcluster TAM, das ab 2026 für sieben Jahre von der DFG gefördert wird, wirken mehrere Mitglieder des IZNF mit.
Im Rahmen des Clusters messen und modellieren Forscher, wie Menschen unter offen gehaltenen Bedingungen adaptiv sehen, denken und handeln, und untersuchen die Folgen für die psychische Gesundheit, wenn adaptive Prozesse versagen. Dies wird nicht nur unser wissenschaftliches Verständnis der Funktionsweise des Geistes verändern, sondern auch zur Entwicklung sicherer, robuster und menschenorientierter KI- und Robotersysteme beitragen.
Reasonable Artificial Intelligence (RAI)
Der Exzellenzcluster RAI (EXC 3057) unter der Leitung der TU Darmstadt und mit Beteiligung von IZNF Mitgliedern, widmet sich der Entwicklung einer neuen Generation von KI-Systemen.
Multidisziplinäre Teams arbeiten daran, die Zukunft der KI zu gestalten. In den letzten zehn Jahren hat Deep Learning bedeutende Fortschritte in der künstlichen Intelligenz ermöglicht. Dennoch weisen aktuelle KI-Systeme Schwächen auf, darunter ein Mangel an logischem Denken, Schwierigkeiten im Umgang mit neuen Situationen und die Notwendigkeit kontinuierlicher Anpassungen. Nicht zuletzt benötigen aktuelle KI-Systeme umfangreiche Ressourcen. Der Exzellenzcluster hat sich daher zum Ziel gesetzt, die nächste Generation der KI zu entwickeln, die „vernünftige künstliche Intelligenz“.
SFB 1080 Molekulare und zelluläre Mechanismen der neuralen Homöostase
Wie gelingt es dem Gehirn, einen ausgewogenen und stabilen inneren Zustand („Homöostase“) zu erhalten, während es sich ständig mit einer sich verändernden Umwelt auseinandersetzen muss.
Im SFB „Molekulare und zelluläre Mechanismen der neuralen Homöostase“ kooperiert im Rahmen des Forschungsverbunds rhine-main neuroscience network = rmn² die Goethe-Universität mit der Universität Mainz und dem Frankfurter Max Planck-Institut für Hirnforschung sowie dem Mainzer Institut für Molekulare Biologie. Ziel ist es, die Bedeutung homöostatischer Mechanismen für den menschlichen Organismus und insbesondere für das erkrankte Nervensystem besser zu verstehen. Für eine erste Periode von 4 Jahren stellte die DFG 2012 9,3 Millionen Euro zur Verfügung. Nach zwei erfolgreichen Förderperioden hat die Deutsche Forschungsgemeinschaft eine dritte Förderperiode ab 2021 bewilligt und stellt acht Millionen Euro für weitere vier Jahre Forschung zur Verfügung.
TRR 379 Neuropsychobiologie der Aggression
Welche Rolle spielen kognitive, umweltbedingte und biologische Faktoren sowie Krankheitssymptome für das Verständnis und das Auftreten von aggressivem Verhalten?
Wie können wir aggressives Verhalten bei Patienten mit psychischen Störungen besser behandeln? Ein Team von Forschern verschiedener Universitäten, an dem auch Mitglieder des ICNF maßgeblich beteiligt sind, befasst sich mit diesen Fragen im Rahmen eines longitudinalen, entwicklungsbezogenen, multidimensionalen und transdiagnostischen Ansatzes im Sonderforschungsbereich / Transregio 379: Neuropsychobiologie der Aggression, der von der DFG gefördert wird. Ziel ist es, transdiagnostische Biosignaturen zu identifizieren, um eine spezifischere Prävention und Behandlung zu ermöglichen.
DYNAMIC
Das LOEWE-Zentrum DYNAMIC ist Teil des hessischen Programms zur Förderung von Spitzenforschung.
Bei DYNAMIC arbeiten Wissenschaftler des ICNF aus den Bereichen Psychologie, Psychiatrie, Statistik und maschinelles Lernen mit Partnern anderer hessischer Universitäten zusammen, um psychische Erkrankungen besser zu verstehen. Zu diesem Zweck nutzen sie multimodale, dynamische Daten, um psychische Gesundheitsprobleme auf individueller Basis zu charakterisieren. Dazu werden vor allem dynamische Netzwerk- und maschinelle Lernmodelle eingesetzt, die entsprechenden Methoden werden weiterentwickelt.
ARENA
Wie erkennt das Gehirn eine Orange? Und könnte eine Künstliche Intelligenz das lernen?
Psychologen und Informatiker des ICNF untersuchen in der DFG-Forschungsgruppe „Abstrakte Repräsentationen in neuronalen Architekturen“ = ARENA (FOR 5368), wie abstraktes Wissen im Gehirn gespeichert wird. Die Ergebnisse sollen wiederum dazu beitragen, Systeme der künstlichen Intelligenz (KI) effizienter und flexibler zu machen.
Schwerpunktprogramm 2041 „Computational Connectomics“
Das Gehirn ist ein komplexes Netzwerk aus Milliarden von Nervenzellen, das die Grundlage unserer kognitiven Fähigkeiten ist. Die Struktur dieses Netzwerks zu verstehen, ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zum Verständnis seiner Funktion.
Das Gebiet der Neurowissenschaften ist nun im Zeitalter der Connectomics angelangt, deren ultimatives Ziel es ist, eine umfassende Beschreibung der Verschaltung aller Komponenten des Gehirns zu gewinnen. Das von Prof. Dr. Jochen Triesch geleitete Schwerpunktprogramm soll dieses neue Gebiet von der mathematischen Seite aus stärken. Im Fokus steht dabei die Entwicklung von Rechenmodellen und Theorien, um die Messdaten beschreiben und erklären zu können. Wie funktionieren die Verknüpfungen im Gehirn genau? Welche Nervenzellen und welche Hirnareale reden miteinander? Weitere Schwerpunkte sind der Aufbau von automatisierten Analysetechniken, die das Erfassen solcher Daten erleichtern, sowie die Verwaltung und der Austausch der Daten.
Schwerpunktprogramm 1926 „Next Generation Optogenetics“
Das DFG-Schwerpunktprogramm SPP 1926 zielt auf die Entwicklung neuartiger optogenetischer Werkzeuge für den Einsatz in der Neuro- und Zellbiologie.
Sprecher des Programms ist Prof. Alexander Gottschalk, Frankfurt. 13 Projekte, die größtenteils kollaborativ sind, umfassen insgesamt 27 Labore, die gemeinsam das SPP 1926 für die nächsten Jahre bilden werden. Ziel des Teams ist es, genetisch kodierte oder adressierbare, lichtgesteuerte Proteine oder Moleküle in heterologe Zellen, Gewebe oder ganze Tiere einzubringen, um eine zeitlich präzise und weitgehend nicht-invasive Kontrolle der molekularen, zellulären oder Netzwerkaktivitäten zu ermöglichen.
Das SPP 1926 wurde von 2016 bis 2024 durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft gefördert.
LOEWE-Schwerpunkt „Center for Personalized Translational Epilepsy Research“
Die hessische Landesregierung fördert den LOEWE Schwerpunkt, bei dem das Epilepsiezentrum am Universitätsklinikum Frankfurt federführend ist, mit 4,7 Mio Euro im Zeitraum von 2018 bis 2021.
Epilepsien stellen eine pathogenetisch und klinisch heterogene Gruppe von Erkrankungen dar, für die nur relativ unspezifische und symptomatisch wirksame Therapien verfügbar sind. Viele Patienten werden nicht anfallsfrei oder leiden unter behandlungsbedingten Nebenwirkungen. Zur Verbesserung des Therapieerfolges ist eine personalisierte und nach Möglichkeit krankheitsmodifizierende, statt nur symptomatische Behandlung erforderlich.
Ziele der beteiligten Wissenschafter und Wissenschaftlerinnen in den kommenden Jahren sind die Identifikation und Validierung epilepsierelevanter Krankheitsfaktoren, deren therapeutische Modifikation sowie die Identifikation und Validierung von Biomarkern von Epilepsie und Epileptogenese. Diese Ziele sollen mit modernsten molekularbiologischen, klinischen und experimentellen neurowissenschaftlichen Methoden erreicht werden, die dem LOEWE-Forschungsverbund „CePTER“ zur Verfügung stehen.
Sonderforschungsbereich 1193 „Neurobiologie der Resilienz“
Der Sonderforschungsbereich 1193 „Neurobiologie der Resilienz“ wurde im Juli 2016 eingerichtet und wird mit 12,1 Mio Euro für eine erste Periode von 4 Jahren gefördert.
Im Rahmen des rhine-main neuroscience network untersuchen Frankfurter und Mainzer Neurowissenschaftler gemeinsam, welche Vorgänge im Gehirn dazu befähigen, sich gegen die schädlichen Auswirkungen von Stress und belastenden Lebensereignissen zu schützen. Konkret wollen die beteiligten Wissenschaftler die Mechanismen der Resilienz – eine Art „seelische Widerstandskraft“ – erforschen und verstehen.