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Computational Neuroscience

Index Computational Neuroscience

Computational Neuroscience (von engl. computation: Berechnung, Informationsverarbeitung, und Neuroscience: Neurowissenschaften, Hirnforschung; meist synonym zu Theoretische Neurowissenschaft) ist eine interdisziplinäre Wissenschaftsrichtung, die sich mit den informationsverarbeitenden Eigenschaften des Nervensystems beschäftigt.

76 Beziehungen: Abstraktion, Aktionspotential, Alan Lloyd Hodgkin, Andrew Fielding Huxley, Axon, Basalganglien, Bernstein Netzwerk, Bifurkation (Mathematik), Biologie, Biophysik, Computermodell, Computersimulation, Datenbank, Datenstruktur, David H. Hubel, David Marr, Dendrit (Biologie), Dynamisches System, Elektrik, Elektronische Datenverarbeitung, Elektrophysiologie, Entscheidung, Erregungsleitung, Ersatzschaltbild, Gedächtnis, Großhirnrinde, Handeln, Hebbsche Lernregel, Hippocampus, Hirnareal, Hodgkin-Huxley-Modell, Informatik, Ionenkanal, Kabeltheorie, Künstliches neuronales Netz, Kognition, Komplexes System, Konnektionismus, Lernen, Lerntheorie, Maschinelles Lernen, Mathematik, Medizin, Molekülphysik, Morphologie (Biologie), Motorik, Mustererkennung, Nervensystem, Nervenzelle, Netzhaut, ..., Neuroinformatik, Neuron (Software), Neuronales Netz, Neuronenmodell, Neurotransmitter, Nobelpreis für Physiologie oder Medizin, Parkinson-Krankheit, Physik, Psychologie, Psychophysik, Riesenaxon, Schwellenpotential, Software, Soma (Zellbiologie), Stroop-Effekt, Synapse, Therapie, Torsten N. Wiesel, Visuelle Wahrnehmung, Visueller Cortex, Wahrnehmung, Wilfrid Rall, Wissenschaft, Zeitreihenanalyse, Zellmembran, 100-Schritt-Regel. Erweitern Sie Index (26 mehr) »

Abstraktion

Das Wort Abstraktion (‚abgezogen‘, Partizip Perfekt Passiv von abs-trahere ‚abziehen‘, ‚entfernen‘, ‚trennen‘) bezeichnet meist den induktiven Denkprozess des erforderlichen Weglassens von Einzelheiten und des Überführens auf etwas Allgemeineres oder Einfacheres.

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Aktionspotential

Als Aktionspotential, abgekürzt AP, wird in der Physiologie eine vorübergehende charakteristische Abweichung des Membranpotentials einer Zelle vom Ruhepotential bezeichnet.

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Alan Lloyd Hodgkin

Alan Lloyd Hodgkin Sir Alan Lloyd Hodgkin (* 5. Februar 1914 in Banbury, Oxfordshire, England; † 20. Dezember 1998 in Cambridge, England) war ein britischer Physiologe, Neurophysiologe und Biophysiker, der 1963 gemeinsam mit Sir John Carew Eccles und Andrew Fielding Huxley für die „Entdeckungen über den Ionen-Mechanismus, der sich bei der Erregung und Hemmung in den peripheren und zentralen Bereichen der Nervenzellenmembran abspielt“ mit dem Nobelpreis für Physiologie oder Medizin geehrt wurde.

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Andrew Fielding Huxley

Sir Andrew Huxley, Juli 2005 Sir Andrew Fielding Huxley, OM (* 22. November 1917 in Hampstead, London, England; † 30. Mai 2012 in Grantchester, Cambridgeshire) war ein britischer Biophysiker und Physiologe, der 1963 gemeinsam mit John Carew Eccles und Alan Lloyd Hodgkin für die „Entdeckungen über den Ionen-Mechanismus, der sich bei der Erregung und Hemmung in den peripheren und zentralen Bereichen der Nervenzellenmembran abspielt“ mit dem Nobelpreis für Medizin geehrt wurde.

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Axon

Das Axon, selten der Axon (von altgr. ὁ ἄξων ho axōn ‚Achse‘), auch Neuraxon oder Achsenzylinder genannt, ist ein oft langer schlauchartiger Nervenzellfortsatz, ein Neurit, der in einer Hülle von Gliazellen verläuft und zusammen mit dieser Umhüllung als Nervenfaser bezeichnet wird.

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Basalganglien

Die Basalganglien (violett) und ihre anatomisch-funktionellen Nachbarstrukturen Als Basalganglien oder Nuclei basales werden mehrere Kerne bzw.

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Bernstein Netzwerk

Das Bernstein Netzwerk ist ein Forschungsverbund im Bereich der Computational Neuroscience; dieses Gebiet verbindet experimentelle neurowissenschaftliche Ansätze mit theoretischen Modellen und Computersimulationen.

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Bifurkation (Mathematik)

Eine Bifurkation oder Verzweigung ist eine qualitative Zustandsänderung in nichtlinearen Systemen unter Einfluss eines Parameters \mu.

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Biologie

Datei:E.

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Biophysik

Die Biophysik ist eine interdisziplinäre Wissenschaft, die zum einen versucht, Prozesse in biologischen Systemen mit Hilfe der Gesetze der Physik und ihrer Messmethoden zu untersuchen und zu beschreiben, zum anderen sich aber auch mit der gezielten Neu- und Weiterentwicklung physikalischer Methoden zur Untersuchung biologischer Prozesse beschäftigt.

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Computermodell

Ein Computermodell ist ein mathematisches Modell, das aufgrund seiner Komplexität und/oder der hohen Anzahl von Freiheitsgraden nur mit einem Computer ausgewertet werden kann.

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Computersimulation

Physikalisch korrekte Simulation einer zähen Flüssigkeit Computersimulation der Wellen von Kielwasser Wellenanimation des Tsunamis in Asien Dezember 2004 Unter Computersimulation bzw.

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Datenbank

Eine Datenbank, auch Datenbanksystem genannt, ist ein System zur elektronischen Datenverwaltung.

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Datenstruktur

thumb In der Informatik und Softwaretechnik ist eine Datenstruktur ein Objekt, welches zur Speicherung und Organisation von Daten dient.

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David H. Hubel

David Hubel (medical forum, Boston 1992) David Hunter Hubel (* 27. Februar 1926 in Windsor, Ontario, Kanada; † 22. September 2013 in Lincoln, Massachusetts, USA) war ein kanadischer Mediziner, Neurophysiologe und Neurobiologe.

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David Marr

David Marr (* 19. Januar 1945 in Essex; † 17. November 1980 in Cambridge (Massachusetts)) war ein englischer Psychologe, Informatiker und Mathematiker.

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Dendrit (Biologie)

Dendriten (altgr. δένδρον dendron ‚Baum‘ bzw. dendrites ‚zum Baum gehörend‘) heißen in der Biologie Zellfortsätze von Nervenzellen, die aus dem Zellkörper hervorgehen und vorwiegend der Reizaufnahme dienen.

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Dynamisches System

Ein (deterministisches) dynamisches System ist ein mathematisches Modell eines zeitabhängigen Prozesses, der homogen bezüglich der Zeit ist, dessen weiterer Verlauf also nur vom Anfangszustand, aber nicht von der Wahl des Anfangszeitpunkts abhängt.

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Elektrik

Der Begriff Elektrik ist die umgangssprachliche Bezeichnung für die Lehre von der Elektrizität.

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Elektronische Datenverarbeitung

Elektronische Datenverarbeitung (EDV) bezeichnet die elektronische Erfassung, Bearbeitung, den Transport sowie Aus- und Wiedergabe von Daten.

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Elektrophysiologie

Die Elektrophysiologie ist ein Teilbereich der Neurophysiologie, der sich mit der elektrochemischen Signal­übertragung in Zellen und Geweben befasst.

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Entscheidung

Eine Richtungsentscheidung am Scheideweg: links, rechts oder geradeaus? Unter Entscheidung versteht man die Wahl einer Handlung aus mindestens zwei vorhandenen potenziellen Handlungsalternativen unter Beachtung der übergeordneten Ziele.

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Erregungsleitung

Als Erregungsleitung wird in der Tierphysiologie und Medizin die Weiterleitung einer Erregung in Nervenzellen oder Muskelzellen bezeichnet, beispielsweise im Neuron die Fortleitung eines Aktionspotentials entlang des Neuriten, der in unterschiedlicher Weise als Axon von Gliazellen umhüllt sein kann.

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Ersatzschaltbild

Ein Ersatzschaltbild ist die graphische Darstellung einer Ersatzschaltung, die sich elektrisch genauso verhält wie die ursprüngliche elektrische Schaltung.

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Gedächtnis

Gedächtnis (von mittelhochdeutsch gedaechtnisse, „Andenken, Erinnerung“) oder Mnestik bezeichnet die Fähigkeit der Nervensysteme von Lebewesen, aufgenommene Informationen umzuwandeln, zu speichern und wieder abzurufen.

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Großhirnrinde

Die Großhirnrinde (lateinisch Cortex cerebri,Federative Committee on Anatomical Terminology (Hrsg.): Terminologia Anatomica. Thieme, Stuttgart 1998. kurz: Cortex) ist die äußere, an Nervenzellen (Neuronen) reiche Schicht des Großhirns (Telencephalon).

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Handeln

Handeln ist ein Sammelbegriff für bestimmte Tätigkeiten (die Handlungen), die ein Mensch absichtlich unternimmt.

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Hebbsche Lernregel

Die hebbsche Lernregel ist eine vom Psychologen Donald Olding Hebb aufgestellte Regel zum Zustandekommen des Lernens in neuronalen Netzwerken oder allgemein in einem Verband von Neuronen, die gemeinsame Synapsen haben.

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Hippocampus

Der Hippocampus (Plural Hippocampi) ist ein Teil des Gehirns, genauer: des erstmals bei Reptilien auftretenden Archicortex.

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Hirnareal

Unter einem Hirnareal versteht man einen räumlich abgrenzbaren Bereich des Großhirns.

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Hodgkin-Huxley-Modell

Das Hodgkin-Huxley-Modell ist das berühmteste Modell zur Simulation von Neuronen.

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Informatik

Lambda lc.svg Sorting quicksort anim frame.svg Utah teapot simple 2.png 3-Tasten-Maus Microsoft.jpg Bei der Informatik handelt es sich um die Wissenschaft von der systematischen Darstellung, Speicherung, Verarbeitung und Übertragung von Daten, wobei besonders die automatische Verarbeitung mit Computern betrachtet wird.

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Ionenkanal

Kristallstruktur des nikotinischen Acetylcholinrezeptors (nAChR), einem ligandengesteuerten Ionenkanal Ionenkanäle sind porenbildende Transmembranproteine, die elektrisch geladenen Teilchen, Ionen, das Durchqueren von Biomembranen ermöglichen.

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Kabeltheorie

Abb. 1: Schematische Darstellung der Widerstände und Kapazitäten an einem Axon. Die klassische Kabeltheorie versucht, die elektrischen Ströme und die Potentialdifferenzen entlang passiver Nervenfasern (Neuriten), insbesondere entlang von Dendriten, mit Hilfe von mathematischen Modellen zu beschreiben.

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Künstliches neuronales Netz

Künstliche neuronale Netze, auch künstliche neuronale Netzwerke, kurz: KNN (englisch artificial neural network, ANN), sind Netze aus künstlichen Neuronen.

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Kognition

Kognition ist ein von verschiedenen Wissenschaften und in verschiedenen Bedeutungen verwendeter Begriff.

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Komplexes System

Das Erdklima extrem vereinfacht: Eines der am besten untersuchten komplexen natürlichen Systeme Komplexe Systeme sind nach außen offene, hochgradig geordnete und organisierte, uneinheitlich aufgebaute (heterogene) Ganzheiten von funktionalen Strukturen (.

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Konnektionismus

Der Konnektionismus ist ein Problemlösungsansatz in der Kybernetik und beschäftigt sich mit dem Verhalten vernetzter Systeme basierend auf Zusammenschlüssen von künstlichen Informationsverarbeitungseinheiten.

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Lernen

Kinder erlernen den Umgang mit Computern. Unter Lernen versteht man – im Falle des intentionalen Lernens – den absichtlichen sowie – im Falle des inzidentellen und impliziten Lernens – den beiläufigen Erwerb von Wissen und Fertigkeiten.

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Lerntheorie

Mindmap mit lerntheoretischen Implikationen im Rahmen der Instruktionspsychologie Lerntheorien sind Modelle und Hypothesen, anhand derer Lernvorgänge psychologisch beschrieben und erklärt werden sollen.

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Maschinelles Lernen

Maschinelles Lernen (ML) ist ein Oberbegriff für die „künstliche“ Generierung von Wissen aus Erfahrung: Ein künstliches System lernt aus Beispielen und kann diese nach Beendigung der Lernphase verallgemeinern.

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Mathematik

Die Mathematik (bundesdeutsches Hochdeutsch:,; österreichisches Hochdeutsch:; mathēmatikē téchnē ‚die Kunst des Lernens‘) ist eine Formalwissenschaft, die aus der Untersuchung von geometrischen Figuren und dem Rechnen mit Zahlen entstand.

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Medizin

Asklepiosstab mit seiner gewundenen Schlange hält Die Medizin (von lateinisch medicina) ist die Wissenschaft der Vorbeugung, Erkennung und Behandlung von Krankheiten oder Verletzungen bei Menschen und Tieren.

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Molekülphysik

Die Molekülphysik ist ein Teilgebiet der Physik, das sich mit der Untersuchung der chemischen Struktur (z. B. Bindungslängen und -winkel), der Eigenschaften (z. B. Energieniveaus) und des Verhaltens (z. B. Reaktionsprozesse) von Molekülen beschäftigt.

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Morphologie (Biologie)

Die Morphologie (aus morphé, ‚Gestalt‘, ‚Form‘, und -logie (aus λόγος lógos ‚Lehre‘)) als Teilbereich der Biologie ist die Lehre von der Struktur und Form der Organismen.

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Motorik

Assyrischer König Tukulti-Ninurta I. in zwei Bewegungsstadien, 13. Jh. v. Chr., gilt als früheste Darstellung von Bewegung Motorik (von lateinisch motor, ‚Beweger‘, abgeleitet von movere, ‚bewegen‘, ‚antreiben‘; und griechisch motorikè téchne, ‚Bewegungstechnik‘, ‚Bewegungsfertigkeit‘, ‚Bewegungskunst‘, ‚Bewegungswissenschaft‘, ‚Bewegungslehre‘) bezeichnet.

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Mustererkennung

Mustererkennung (Pattern Recognition) ist die Fähigkeit, in einer Menge von Daten Regelmäßigkeiten, Wiederholungen, Ähnlichkeiten oder Gesetzmäßigkeiten zu erkennen.

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Nervensystem

Übersicht über das menschliche Nervensystem Das Nervensystem umfasst die gesamten Nervenzellen und Gliazellen eines Organismus im gemeinsamen Zusammenhang.

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Nervenzelle

Eine Nervenzelle, auch Neuron (von, ‚Sehne‘; ‚Nerv‘) genannt, ist eine auf Erregungsleitung und Erregungsübertragung spezialisierte Zelle, die als Zelltyp in Gewebetieren und damit in nahezu allen vielzelligen Tieren vorkommt.

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Netzhaut

Mittlere Augenhaut (''Tunica media bulbi''): 2. + 6. + 10. Innere Augenhaut (''Tunica interna bulbi''): 13. Die Netzhaut oder Retina (von ‚Netz‘), auch Innere Augenhaut (Tunica interna bulbi) genannt, ist das mehrschichtige spezialisierte Nervengewebe, das die Innenseite der Augenwand bei Wirbeltieren sowie einigen Tintenfischen und Schnecken auskleidet.

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Neuroinformatik

Die Neuroinformatik ist ein Teilgebiet der Informatik und der Neurobiologie, das sich mit der Informationsverarbeitung in neuronalen Systemen befasst, um diese in technischen Systemen anzuwenden.

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Neuron (Software)

NEURON ist eine Simulationsumgebung für Modelle von einzelnen Neuronen und neuronalen Netzen.

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Neuronales Netz

Konnektom-Modell der menschlichen Großhirnrinde Neuronale Verknüpfungen im Nervensystem des Fadenwurms Caenorhabditis elegans: Netzwerk aller seiner rund 300 Nervenzellen Verknüpfung von Neuronen über Synapsen Cajal, 1898). Als neuronales Netz wird in den Neurowissenschaften eine beliebige Anzahl miteinander verbundener Neuronen bezeichnet, die als Teil eines Nervensystems einen auf bestimmte Funktionen ausgerichteten Zusammenhang bilden.

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Neuronenmodell

Ein Neuronenmodell ist ein mathematisches Modell einer Nervenzelle (eines Neurons), das die zeitliche Änderung des Membranpotentials oder einer anderen Kenngröße der Zelle beschreibt.

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Neurotransmitter

Neurotransmitter, auch kurz Transmitter genannt, sind Botenstoffe, die an chemischen Synapsen die Erregung von einer Nervenzelle auf andere Zellen übertragen (synaptische Transmission).

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Nobelpreis für Physiologie oder Medizin

Der Nobelpreis für Physiologie oder Medizin ist einer der Preise, die von dem schwedischen Chemiker und Erfinder Alfred Nobel (1833–1896), der durch die Entwicklung des Dynamits zu großem Reichtum gekommen war, in seinem Testament gestiftet wurden.

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Parkinson-Krankheit

Illustration der Parkinson-Krankheit von William Richard Gowers aus ''A Manual of Diseases of the Nervous System'' (Handbuch für Krankheiten des Nervensystems) von 1886 Die Parkinson-Krankheit oder der Morbus Parkinson (weitere Synonyme: Idiopathisches Parkinson-Syndrom (IPS), Parkinsonsche Krankheit, umgangssprachlich auch Schüttelkrankheit, ältere Bezeichnung: Paralysis agitans für „Schüttellähmung/ Zitterlähmung“) entsteht durch einen langsam fortschreitenden Verlust von Nervenzellen im Gehirn.

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Physik

Verschiedene Beispiele physikalischer Phänomene Die Physik (bundesdeutsches Hochdeutsch:, österreichisches Hochdeutsch:, Schweizer Hochdeutsch: auch) ist eine Naturwissenschaft, die grundlegende Phänomene der Natur untersucht.

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Psychologie

Die Psychologie (von psȳchḗ für „Seele, Gemüt“, und λόγιος lógios für „Kunde, Wissenschaft“), deutsch auch Seelenkunde genannt, ist eine empirische Wissenschaft, deren Ziel es ist, menschliches Erleben und Verhalten, deren Entwicklung im Laufe des Lebens sowie alle dafür maßgeblichen inneren und äußeren Faktoren und Bedingungen sowie Verfahren zu ihrer Veränderung zu beschreiben und zu erklären.

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Psychophysik

Die Psychophysik stellt eines der wissenschaftshistorisch ältesten psychologischen Forschungsgebiete dar.

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Riesenaxon

Riesenaxone sind die Axone, die bei Tintenfischen (Kalmaren) vorkommen.

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Schwellenpotential

Als Schwellenpotential bezeichnet man im Zusammenhang mit der Signalübermittlung in Nerven und Muskelfasern jene Potentialdifferenz, bei der ein Aktionspotential ausgelöst wird.

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Software

Software (dt.

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Soma (Zellbiologie)

Das Soma (von griechisch sṓma ‚Körper‘) ist ein Fachwort der Biologie und wird auf zwei Ebenen verwendet.

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Stroop-Effekt

Demonstration des Stroop-Effekts (Animation) Der Stroop-Effekt, benannt nach seinem Entdecker J. Ridley Stroop, ist ein experimentalpsychologisches Phänomen, das bei mentalen Verarbeitungskonflikten auftritt.

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Synapse

Synapse (von griech. σύν syn ‚zusammen‘; ἅπτειν haptein ‚greifen, fassen, tasten‘) bezeichnet die Stelle einer neuronalen Verknüpfung, über die eine Nervenzelle in Kontakt zu einer anderen Zelle steht – einer Sinneszelle, Muskelzelle, Drüsenzelle oder einer anderen Nervenzelle.

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Therapie

Therapie („Dienst, Pflege, Heilung, Behandlung“, von therapeuein „heilen, dienen“) oder Behandlung bezeichnet alle Maßnahmen, die darauf abzielen, Behinderungen, Krankheiten und Verletzungen oder seelische Traumata positiv zu beeinflussen.

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Torsten N. Wiesel

Torsten Wiesel (2006) Torsten Nils Wiesel (* 3. Juni 1924 in Uppsala) ist ein schwedisch-US-amerikanischer Neurophysiologe, Neurobiologe und Träger des Nobelpreises für Physiologie oder Medizin.

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Visuelle Wahrnehmung

Die menschliche Sehbahn überträgt visuelle Information von den Augen zur Sehrinde des Gehirns Visuelle Wahrnehmung (von „sehen“) bezeichnet die Aufnahme und Verarbeitung optischer Reize, bei der über Auge und Gehirn eine Extraktion relevanter Informationen, Erkennung von Elementen und deren Interpretation durch Abgleich mit Erinnerungen stattfindet.

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Visueller Cortex

Der visuelle Cortex (auch Sehrinde) ist der Teil der Großhirnrinde, der zum visuellen System zählt, welches wiederum die visuelle Wahrnehmung ermöglicht.

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Wahrnehmung

Wahrnehmung (auch Perzeption genannt) ist bei Lebewesen der Prozess und das subjektive Ergebnis der Informationsgewinnung (Rezeption) und -verarbeitung von Reizen aus der Umwelt und aus dem Körperinneren.

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Wilfrid Rall

Wilfrid Rall (* 29. August 1922 in Los Angeles, Kalifornien; † 1. April 2018) war ein US-amerikanischer Neurowissenschaftler, der den größten Teil seiner Karriere an den amerikanischen National Institutes of Health verbracht hat.

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Wissenschaft

Das Wort Wissenschaft (.

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Zeitreihenanalyse

Beispiel für eine Zeitreihe: Linearer mit Trend mit additivem Fehlerterm Die Zeitreihenanalyse befasst sich in der Statistik mit der inferenzstatistischen Analyse von Zeitreihen und der Vorhersage von Trends (Trendextrapolation) zu ihrer künftigen Entwicklung.

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Zellmembran

Schematische Darstellung einer Zellmembran Zellmembran oder lateinisch Membrana cellularis, Zytomembran, Plasmamembran, auch Plasmalemma, wird die jeder lebenden Zelle eigene Biomembran genannt, die das Zellinnere umschließend und abgrenzend ihr inneres Milieu aufrechterhält.

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100-Schritt-Regel

Die 100-Schritt-Regel dient in der Neuroinformatik zur Demonstration der Leistungsfähigkeit neuronaler Netze sowie der Motivation massiver Parallelverarbeitung im Modell des Konnektionismus.

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Leitet hier um:

Theoretische Neurowissenschaft.

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