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Modell der Synchronisation von Glühwürmchen in C

Das Liebesleben der Glühwürmchen in physikalischer Form

Title: Modell der Synchronisation von Glühwürmchen in C

Seminar Paper , 2009 , 38 Pages , Grade: 1.0

Autor:in: Sebastian Leitner (Author), Stefan Manhalter (Author), Markus Stana (Author)

Physics - Biophysics

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Summary Excerpt Details

Glühwürmchen verhalten sich im Grunde wie Neuronen: Sie ’schalten’ sich zusammen, um einen verstärkten, geordneten Informationsimpuls zu erzeugen.

Im Falle der (männlichen) Glühwürmchen ist das ein synchronisiertes Blinken abertau- sender Tiere, um Paarungsbereitschaft zu signalisieren. Ein einzelnes Männchen blinkt zu schwach, um ein Weibchen, das hoch über den Baumwipfeln fliegt, anzulocken. Eine ganze Schar von Tieren tut sich also zusammen, um somit die Chance auf Fortpflanzung drastisch von quasi 0 auf ca. 1:N pro Weibchen zu steigern, wobei N die Anzahl der männlichen Würmchen ist. Die Glühwürmchen dürfen aber nicht durcheinander blinken. Die Weibchen reagieren nur auf ein regelmäßige, artspezifische Blinkperiode. Ein Glüh- würmchen blinkt also mit einer bestimmten Eigenfrequenz, daher dauert es eine gewisse Zeit, bis sich Kolonien von Glühwürmchen geeinigt (synchronisiert) haben, sprich den Phasenverschub auf 0 setzen.

Bei Neuronen ist der Sinn und Zweck natürlich ein anderer: Durch Zusammenschalten mehrerer Neuronen können Muster erkannt und gelernt werden (Hepp’sche Regel), (Sinnes)reize und Denkprozesse können also somit verarbeitet werden. Neuronen geben dabei keinen Lichtblitz sondern die Information in Form von geringen elektrischen Strö- men an andere ab und vernetzten sich dadurch. Die Synchronisation ist grundlegend für ein Zusammenspiel von Millionen an Zellen und der wichtigste Prozess eines komplexen Netzwerkes wie des menschlichen Gehirns.

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Inhaltsverzeichnis

  • 1 Einleitung
    • 1.1 Phänomen der Synchronisation bei Neuronen
    • 1.2 Hypothese und Problemstellung bei Glühwürmchen
    • 1.3 Mathematische Beschreibung - ’integrate-and-fire'-Oszillator
    • 1.4 Aufgabenstellungen
  • 2 Die Simulation in C
    • 2.1 Der Weg zum Modell
    • 2.2 Ein Programm für N Glühwürmchen
    • 2.3 Simulation von 10 000 Würmchen
      • 2.3.1 ε = 0.00001
      • 2.3.2 ε = 0.00002
    • 2.4 Ein Programm zur Bestimmung des Repellor bei 2 Glühwürmchen
      • 2.4.1 Bestimmung des Repellors bei gleichen Schwellpotentialen
      • 2.4.2 Bestimmung des Repellors bei unterschiedlichen Schwellpotentialen
    • 2.5 Ein Programm zu neuronaler Mustererkennung
      • 2.5.1 Die Idee zum Algorithmus
  • 3 Auswertung der Ergebnisse und Diskussion
    • 3.1 Synchronisation von 10 000 Glühwürmchen
    • 3.2 Repellor
    • 3.3 Fehler und Vernachlässigungen
  • 4 Anhang: Quellennachweis

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Die Arbeit befasst sich mit der Modellierung der Synchronisation von Glühwürmchen in C. Ziel ist es, ein Computermodell zu entwickeln, das das synchronisierte Blinken von Glühwürmchen simuliert und die zugrundeliegenden Mechanismen untersucht. Die Simulation soll das Verhalten einer großen Anzahl von Glühwürmchen sowie den Einfluss verschiedener Parameter auf die Synchronisation untersuchen.

  • Modellierung der Synchronisation von Glühwürmchen
  • Entwicklung eines C-Programms zur Simulation
  • Untersuchung des Einflusses von Parametern auf die Synchronisation
  • Vergleich mit dem Phänomen der neuronalen Synchronisation
  • Analyse von Fehlern und Vernachlässigungen im Modell

Zusammenfassung der Kapitel

Die Einleitung beschreibt das Phänomen der Synchronisation bei Neuronen und Glühwürmchen und führt in die Problemstellung ein. Kapitel 2 detailliert die Entwicklung der C-Simulation, beginnend mit dem Modellansatz über die Simulation einer großen Anzahl von Glühwürmchen bis hin zur Bestimmung des Repellors bei zwei Glühwürmchen und einem Programm zur neuronalen Mustererkennung. Kapitel 3 behandelt die Auswertung der Simulationsergebnisse und die Diskussion der Ergebnisse im Kontext der Modellgrenzen.

Schlüsselwörter

Synchronisation, Glühwürmchen, Neuronen, C-Simulation, Modellbildung, Integrate-and-fire-Oszillator, Repellor, neuronale Mustererkennung.

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Details

Title
Modell der Synchronisation von Glühwürmchen in C
Subtitle
Das Liebesleben der Glühwürmchen in physikalischer Form
College
University of Vienna  (Physik)
Grade
1.0
Authors
Sebastian Leitner (Author), Stefan Manhalter (Author), Markus Stana (Author)
Publication Year
2009
Pages
38
Catalog Number
V183028
ISBN (eBook)
9783656070399
ISBN (Book)
9783656369653
Language
German
Tags
Biophysik Glühwürmchen Neuronen Synchronisation Modell in C Netzwerk Simulation
Product Safety
GRIN Publishing GmbH
Quote paper
Sebastian Leitner (Author), Stefan Manhalter (Author), Markus Stana (Author), 2009, Modell der Synchronisation von Glühwürmchen in C, Munich, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/183028
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