Stellen Sie sich vor, Sie befinden sich im dichten Straßenverkehr, inmitten von Fußgängern, Radfahrern und Autos, die sich alle in unterschiedliche Richtungen bewegen. In dieser und vielen anderen Situationen ist es überlebenswichtig, genau zu wissen wo und wann Ereignisse in unserer Umgebung stattfinden. Um möglichst schnell und korrekt auf externe Reize zu reagieren, erzeugt unser Gehirn dabei ständig Vorhersagen über zukünftige Ereignisse. Zum Beispiel, wo ein heranfahrendes Auto sich zu dem Zeitpunkt befinden wird, wenn wir die Straße überqueren wollen. Nicht nur für uns Menschen sind diese Vorhersagen zentral. Auch andere Primaten könnten ähnliche Mechanismen verwenden, etwa wenn sie sich durch dichtes Dschungelgebiet bewegen. Inwiefern die Evolution diese Mechanismen bei Menschen im Vergleich zu anderen Spezies geformt hat, ist bis heute unklar.

Des Weiteren sind unsere Sinnesinformationen oft mehrdeutig, sodass unser Gehirn mehrere parallele Interpretationen und Vorhersagen erzeugt und sich letztlich auf eine festlegen muss. Gegenwärtig stammt der Großteil unseres Wissens über diese Wahrnehmungsprozesse aus Studien zum Sehsinn. Vergleichsweise wenig ist darüber für unseren Hörsinn bekannt, welcher aber gleichermaßen zentral für unser Überleben und Sozialverhalten ist.

Das Zukunftskolleg Dynamates möchte diese zentralen Wissenslücken zur Hörwahrnehmung schließen indem es die Vorhersagemechanismen nahe verwandter Spezies in realistischen aber hochkontrollierbaren virtuellen akustischen Umgebungen testen und mit Computermodellen abbilden wird. Zusätzlich wird Dynamates mittels hochauflösender Elektroenzephalographie (EEG) bei Menschen die neuronalen Grundlagen der zugrunde liegenden Prozesse untersuchen. Das Projekt basiert damit auf einer interdisziplinären Zusammenarbeit zwischen Expertinnen und Experten aus dem Bereich der Computermodellierung (Robert Baumgartner), der Neurowissenschaft (Ulrich Pomper), und der Kognitionsbiologie (Michelle Spierings).

Dynamates wird somit den ersten systematischen Vergleich von dynamischen Vorhersage- und Entscheidungsprozessen des Hörsinns zwischen Menschen und nicht-menschlichen Primaten durchführen. Ein besseres Verständnis der neuronalen Grundlagen dieser Prozesse kann Anwendung bei der Behandlung von Personen mit Störungen im Wahrnehmungs- und Entscheidungsverhalten (z.B. bei Autismus oder Schizophrenie) finden. Die erstellten mathematischen Modelle lassen sich in Zukunft auch in anderen Spezies oder bei komplexeren Entscheidungsprozessen (z.B. in sozialen Interaktionen) testen, und können direkte Anwendung in der Entwicklung von künstlicher Intelligenz und virtuellen Realitäten finden.

In folgender Online-Lecture erklärt Robert Baumgartner weitere Hintergründe zu dieser Forschung: ÖAW Science Bites: Gefahr - wie wir sie hören.

Offene Stellen (sofort besetzbar, aber offen bis passende Personen gefunden wurden, 1. Evaluierungsrunde am Sept 1, 2020):

  • Studentische Hilfskraft für Datenerhebung (v.a. EEG) 
  • Doktorand*in mit Fokus auf Computermodelle für vergleichende Verhaltensanalysen
  • Postdoktorand*in mit Fokus auf Computermodelle für kausale Zusammenhänge zwischen neuronaler Aktivität (EEG) und Verhalten im Menschen