Ziel des Projekts „The Information Content of Brain Wiring“ ist es, erstmals den Informationsgehalt biologischer Gehirnstrukturen – konkret des Fruchtfliegengehirns (Drosophila) – quantitativ zu erfassen. Während sich künstliche neuronale Netzwerke, die moderne Künstliche Intelligenz ermöglichen, exakt in Bits speichern lassen, fehlt für biologische Netzwerke bislang jede belastbare Quantifizierung. Was bei KI als klar definierte Datenmenge existiert, bleibt beim menschlichen und tierischen Gehirn eine fundamentale Unbekannte – ein „unknown unknown“.

„Was genau müsste man messen oder zählen, um den Informationsgehalt eines Gehirns zu bestimmen?“, fragt Projektleiter Prof. Hiesinger. „Gerade diese fundamentale Wissenslücke macht unser Forschungsvorhaben so spannend – und die Förderung durch die VolkswagenStiftung ist dafür ein wichtiger Impuls.“

Das Forschungsteam verfolgt einen experimentellen Ansatz, bei dem in einem ersten Schritt auf verschiedenen Beschreibungsebenen – von vollständigen Verschaltungen (Connectomen) bis hin zu dynamischen Live-Daten – untere Informationsgrenzen ermittelt werden. In einem zweiten Schritt soll dann durch Kompressionsalgorithmen und die modellhafte Rekonstruktion entwicklungsbiologisch gesteuerter Prozesse aus Live-Bilddaten erforscht werden, wie „tief“ oder „einfach“ das Gehirn strukturiert ist.

Dieser interdisziplinäre Zugang schlägt eine Brücke zwischen biologischer und künstlicher Intelligenz – über die gemeinsame Sprache der Informationstheorie. Das Forschungsteam um Peter Robin Hiesinger verspricht sich damit nicht nur neue Einsichten in die Grundlagen der Neurobiologie, sondern leistet auch einen Beitrag zur aktuellen Debatte über die Vergleichbarkeit natürlicher und künstlicher Denkprozesse.

Umfassende Förderung und Open-Access-Veröffentlichung

Die Fördermittel der VolkswagenStiftung decken unter anderem Personal-, Reise- und Sachkosten sowie Publikationsgebühren und Maßnahmen zur Chancengleichheit ab. Ein zentrales Ziel ist es, die wissenschaftlichen Erkenntnisse offen zugänglich zu machen – sowohl durch Open-Access-Veröffentlichungen als auch durch langfristig verfügbare Datensätze und Softwarelösungen.

Erfolg in weiterer Förderlinie der DFG

Das Team um Prof. Dr. Peter Robin Hiesinger konnte kürzlich zudem einen weiteren Erfolg verbuchen: Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) bewilligte rund 400.000 Euro für ein komplementäres Projekt mit Partnern aus der Elektrotechnik. Unter dem Titel „Ein bioinspirierter elektrotechnischer Ansatz zur Schaltkreisentwicklung“ werden Erkenntnisse aus der Modellierung des neuronalen Netzwerks von Drosophila in technische Anwendungen überführt.

Stärkung des Forschungsstandorts Berlin

Beide Projekte unterstreichen die Forschungsstärke der Freien Universität Berlin an der Schnittstelle von Biologie, Neurowissenschaften, Informatik und Elektrotechnik. Die Vorhaben sind eingebettet in ein breiteres Forschungskonzept zur Aufklärung neuronaler Strukturen und deren Entwicklungslogik, mit der Fruchtfliege Drosophila als einem der weltweit bestuntersuchten Modellorganismen.