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Sektion Theoretische Sensomotorik

Die Sektion Theoretische Sensomotorik untersucht die theoretischen Prinzipien in der Wahrnehmung und Kontrolle motorischer Handlungen. Unsere Forschung ist auf vier Themengebiete ausgerichtet:

1) Klinische Bewegungskontrolle und Rehabilitation

2) Neuronale Informationsverarbeitung bei der Wahrnehmung und Kontrolle motorischer und sozialer  Handlungen

3) Biologisch-inspirierte technische Anwendnungen und Biomedizintechnik

4) Neurophysiologie und Hirnstimulation

 Weitere Informationen finden Sie auf der Homepage der Sektion unter http://www.compsens.uni-tuebingen.de

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Klinische Motorikforschung und Rehabilitation

Unter Verwendung von computergestützten, rechnerischen Methoden analysieren wir die Bewegungsmuster von Patienten mit neurologischen und psychiatrischen Störungen. Ein Ziel dieser Arbeiten ist es, krankheitsspezifische Bewegungsveränderungen mathematisch genau zu charakterisieren und messbar zu machen. Dabei konzentrieren wir uns vor allem auf komplexe Ganzkörperbewegungen, wie Gehen oder soziales Verhalten. Eine wichtiges Problem ist dabei die Identifizierung  früher präklinischer Veränderungen, z.B. bei Bewegungsstörungen. Wir befassen uns mit verschiedenen neurologischen und psychiatrischen Störungen, z.B, Kleinhirnstörungen, verschiedenen Formen der Apraxie, oder Autismus.

Ausserdem untersuchen wir Mechanismen des motorischen  Lernens und versuchen mit technischen Hilfsmitteln (Virtuelle Realität, Computer-Spiele, Roboter) solche Lernprozesse beim Rehabilitationstraining zu unterstützen.

Mehr dazu: http://www.compsens.uni-tuebingen.de/compsens/index.php/research?view=researcharea&task=show&id=2

Neuronale Informationsverarbeitung bei der Wahrnehmung und Kontrolle motorischer und sozialer Handlungen

Wir untersuchen die Mechanismen der Wahrnehmung komplexer Körperbewegungen und sozialer Signale und ihre Beziehungen zur motorischen Ausführungen von Bewegungen. Wir kombinieren dazu  psychophysische Experimente mit der Entwicklung physiologisch inspirierter neuronaler Modelle in enger Zusammenarbeit mit Elektrophysiologen innerhalb un ausserhalb Tübingens.

Wir verwenden moderne technische Methoden aus den Bereichen Computergrafik, Virtueller Realität (VR) und des maschinellen Lernens zur Untersuchung der Wahrnehmung von Körper- und Gesichtsbewegungen während  der sozialen Kommunikation und ihrer Defizite bei psychiatrischen Erkrankungen (z.B. Schizophrenie oder Autismus (ASD)).

Mehr dazu: http://www.compsens.uni-tuebingen.de/compsens/index.php/research?view=researcharea&task=show&id=3

Biomedizinische und biologisch motivierte technische Anwendungen

Das Gehirn erkennt und steuert Körper- und Gesichtsbewegungen besser als alle existierenden technischen Systeme. Wir untersuchen die Informationsverarbeitungsprinzipien, die der Erkennung und der Steuerung von Körperbewegungen in biologischen Systemen zugrunde liegen, und übertragen solche Prinzipien auf technische Anwendungen. Anwendungsbereiche umfassen die Computergrafik, Computervision und die humanoide Robotik. In diesen technischen Disziplinen wird die Modellierung menschlicher Bewegungen zunehmend ein zentrales Thema. 

Außerdem verwenden wir technische Systeme für die Synthese und Erkennung von Bewegungen im Rahmen biomedizinischer Anwendungen und für das Rehabilitationstraining.

Mehr dazu: http://www.compsens.uni-tuebingen.de/compsens/index.php/research?view=researcharea&task=show&id=4

Neurophysiologie und Hirnstimulation

Die transkranielle Magnetstimulation (TMS) ist eine weit verbreitete nicht-invasive Methode zur Untersuchung und Modulation menschlicher Hirnfunktionen. Die Aktivität einzelner Neuronen, die durch TMS evoziert werden, ist jedoch aufgrund der großen TMS-induzierten elektromagnetischen Felder weitgehend unzugänglich geblieben. Wir haben in Zusammenarbeit mit unseren Kooperationspartnern eine Methode entwickelt, die 0,8-1 ms nach Beginn der TMS einen direkten elektrophysiologischen in vivo-Zugang zur TMS-evozierten neuronalen Aktivität ermöglicht. Signale inerhalb diese Zeitfenster waren bischer wegen der Magnetfeld induzierten Artefakte nicht sichtbar.

Um ein tieferes Verständnis über die physiologischen Prozesse beim Menschen zu erlangen, translatieren wir die beim Menschen verwendeten Stimulationsprotokolle auf Nagetiere. Für die Einzelpuls-TMS konnten wir zeigen, dass evozierte Aktivitäten von Neuronen im motorischen Kortex innerhalb der ersten 6 ms hochfrequente Spitzen in Abhängigkeit von der TMS-induzierten Stromorientierung zeigen. Ein mehrphasiger Spike-Rhythmus, der zwischen Erregung und Inhibition wechselt, tritt im Zeitfenster von 6-300 ms nach dem TMS-Impuls auf. Dieses Muster kann mit verschiedenen menschlichen TMS-Reaktionen assoziiert werden, die auf der Ebene des Rückenmarks und der Muskeln aufgezeichnet wurden.

Mehr dazu: www.compsens.uni-tuebingen.de/compsens/index.php/research

 

Patente

Giese M A, Ilg W, Golla H, Thier HP (2009) System und Verfahren zum Bestimmen einer Bewegungskategorie sowie deren Ausprägungsgrad. Patent 10 2004 060 602.1-35, Deutsches Patentamt, München.

Giese M A (1998) Effiziente Methode zur Implementierung dynamischer neuronaler Felder. Patent 198 44 364.1, Deutsches Patentamt, München.


 
Name
Arbeitsgruppe
Telefon
E-Mail
 Mirjana Angelovska
Mirjana AngelovskaSecretary
Section Computational Sensomotorics
07071 29-89137 
Prof. Dr. Martin Giese
Prof. Dr. Martin GieseResearch Group Leader
Section Computational Sensomotorics
07071 29-89124 
Dr. Winfried Ilg
Dr. Winfried IlgPostDoc
Section Computational Sensomotorics
07071 29-89125 
 Jana Lang
Jana LangMaster Student
Section Computational Sensomotorics
 
Dr. Albert Mukovskiy
Dr. Albert MukovskiyPostDoc
Section Computational Sensomotorics
07071 29-89132 
 Vishnudev Ramachandra
Vishnudev RamachandraPostDoc
Section Computational Sensomotorics
07071 29-89223 
 Alessandro Salatiello
Alessandro SalatielloPhD Student
Section Computational Sensomotorics
07071 29-89130 
 Jens Seemann
Jens SeemannPhD Student
Section Computational Sensomotorics
07071 29-89131 
 Jesse St. Amand
Jesse St. AmandPhD Student
Section Computational Sensomotorics
07071 29-89135 
 Michael Stettler
Michael StettlerPhD Student
Section Computational Sensomotorics
07071 29-89135 
 Nick Taubert
Nick TaubertPhD Student
Section Computational Sensomotorics
07071 29-89135 
 Annika Thierfelder
Annika ThierfelderPhD Student
Section Computational Sensomotorics
07071 29-89131 

Auswahl 

 

Ilg, W., Seemann, J., Giese, M. A., Traschütz, A., Schöls, L., Timmann, D. et al. (2020). Real-life gait assessment in degenerative cerebellar ataxia: Towards ecologically valid biomarkers. Neurology, 95(9):e119-e210.

Fedorov, L., Chang, D., Giese, M. A., Bülthoff, H. & de la Rosa, S. (2018). Adaptation aftereffects reveal representations for encoding of contingent social actions. PNAS, 115(29), 7515-7520.

Li, B., Virtanen, J. P., Oeltermann, A., Schwarz, C., Giese, M. A., Ziemann, U. et al. (2017). Lifting the Veil on the Dynamics of Neuronal Activities Evoked by Transcranial Magnetic Stimulation. eLife pii: e30552.

Mukovskiy, A., Vassallo, C., Naveau, M., Stasse, O., Souères, P. & Giese, M. A. (2017). Adaptive synthesis of dynamically feasible full-body movements for the humanoid robot HRP-2 by flexible combination of learned dynamic movement primitives. Robotics and Autonomous Systems, 91, 270.

Schatton, C., Synofzik, M., Fleszar, Z., Giese, M.A., Schöls, L., Ilg, W. (2017). Individualized exergame training improves postural control in advanced degenerative spinocerebellar ataxia: A rater-blinded, intra-individually controlled trial. Parkinsonism Relat Disord., 39:80-84.

Giese, M. A. (2016). Face Recognition: Canonical Mechanisms at Multiple Timescales. Curr Biol., 26(13), 534-537.

Ilg, W., Fleszar, Z., Schatton, C., Hengel, H., Harmuth, F., Bauer, P., Timmann, D., Giese, M.A., Schöls, L., Synofzik, M.(2016). Individual changes in preclinical spinocerebellar ataxia identified via increased motor complexity. Mov Disord., 31(12):1891-1900.

Giese, M. A. & Rizzolatti, G. (2015). Neural and Computational Mechanisms of Action Processing: Interaction between Visual and Motor Representations. Neuron, 88(1), 167-180.

Caggiano, V., Pomper, J.K., Fleischer F., Fogassi, L., Giese, M.A., Thier, P. (2013). Mirror neurons in monkey area F5 do not adapt to the observation of repeated actions. Nature Communications, 4:1433.

Ilg, W., Schatton, C., Schicks, J., Giese, M.A., Schöls, L., Synofzik, M.(2012). Video game-based coordinative training improves ataxia in children with degenerative ataxia. Neurology, 79(20):2056-60.

Caggiano V, Fogassi L, Rizzolatti G, Pomper J, Thier P, Giese MA*, Casile A* (*equal contributions) (2011) View-based encoding of actions in mirror neurons of area F5 in macaque premotor cortex. Current Biology, 21(2):144-148.   

Leopold, D. A., Bondar, I. V. & Giese, M. A. (2006). Norm-based face encoding by single neurons in the monkey inferotemporal cortex. Nature, 442(7102), 572-575.

 

Ausgewählte Publikationen von 1992-2020 finden sie unter:
www.compsens.uni-tuebingen.de/compsens/index.php/publications/publications-and-abstracts

Die aktuellen Stellenangebote der Sektion für Theoretische Sensomotorik finden Sie unter

http://www.compsens.uni-tuebingen.de/compsens/index.php/jobs

 

Forschungsgruppenleitung
Forschungsgruppenleitung
Prof. Dr. Martin Giesemartin.giese@uni-tuebingen.deAnschrift

Zentrum für Neurologie
Hertie-Institut für klinische Hirnforschung
Abteilung Kognitive Neurologie

Otfried-Müller-Straße 25
72076 Tübingen

Tel.: +49 (0)7071 29-89124
Fax: +49 (0)7071 29-25011