What are neural computations, and how do they give rise to animal behavior? Can we study behavior to infer the computations performed by the brain? Is it possible to locate the underlying neural circuit and to infer the manner it which it implements these computations?
My research group is interested in brain functions that can be characterized by a computational goal encompassing sensory inputs and motor outputs. Our favorite examples are vocal production and vocal learning, which we study in songbirds using reductionist experimental and theoretical aspproaches.
We perform electrophysiological recordings to read out the neural code in singing birds, we design behavioral experiments to study vocal communication and social learning in bird groups. Currently we are trying to identify the simplest mechanistic equations to describe vocal learning dynamics.
Our work also focuses on translating songbird research to the domain of natural language processing (NLP) and back. We expect much cross-fertilization between these research areas: On the one hand, NLP approaches are readily applicable to birdsong research, because there are many analytical similarities between songbird-syllable and human-word sequences. On the other hand, we recently discovered that songbirds’ strategy of assigning vocal errors during learning is equivalent to word mover's distance, a highly successful computational strategy for document and sentence retrieval. Thus, songbirds have used retrieval strategies millions of years before computational linguists have invented them. Most certainly, many more analogies are about to be discovered
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Forschungsinteressen zum Tierschutz
Manipulationen in der Vogelgesangsforschung: ihr Nutzen und ihre Auswirkungen auf das Wohlbefinden
Die Zebrafinken sind das Tiermodell der Wahl für die Erforschung der Sprachentwicklung im Menschen. Weltweit werden Zebrafinken in mehr als 100 Laboren verwendet. Leider fehlen Studien, die sich mit dem Wohlbefinden von Zebrafinken während solchen Experimente beschäftigen.
Seit ihrer Domestizierung vor ca. 150 Jahren sind Zebrafinken aufgrund ihrer hellen und attraktiven Gefiedermuster, ihres hohen Sozialverhaltens und der Leichtigkeit, mit der sie in Gefangenschaft gezüchtet werden können, zu beliebten Vögeln geworden. Sie werden weltweit als Haustiere gehalten.
Zebrafinken sind seit 60 Jahren ein bevorzugter experimenteller Modellorganismus in der experimentellen Biologie, vor allem in der Neurobiologie der erlernten Vokalisationen. Jugendliche Männchen lernen singen, indem sie einen erwachsenen männlichen Tutor imitieren, meist den Vater (Immelmann 1969).
Die Auseinandersetzung mit dem Gesang und der Gesangspraxis findet in der Regel in einer kritischen Phase statt, die in etwa mit der geschlechtlichen Reifung zusammenfällt.
Wir untersuchen in welchem Masse das Singen der Tiere etwas über ihr Wohlbefinden aussagt. Viele Studien zeigen einen klaren Zusammenhang zwischen einer hohen Gesangsrate und dem Fehlen eines Stressors auf. Wir versuchen diesem Zusammenhang durch extensive Messungen eine numerische Genauigkeit zu verleihen. Von besonderem Interesse ist es, die negativen Auswirkungen auf das Wohlbefinden durch sozialen Isolation und durch einen Umgebungswechsel (Transfer in eine neue Umgebung) zu messen