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Neue Vortragsreihe „CMMS Talks“ des LOEWE-Zentrums der Mehrskalen-Modellierung in den Lebenswissenschaften (CMMS) startet am 28. April 2022

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Das LOEWE-Zentrum CMMS (Mehrskalen-Modellierung in den Lebenswissenschaften) lädt unter dem Titel „CMMS Talks“ zu einer Vortragsreihe ein, die am Donnerstag, 28. April 2022, um 13 Uhr im Hörsaal des Frankfurt Institute of Advanced Studies (FIAS) startet. Referent der Auftaktvorlesung ist Prof. Gašper Tkačik vom Institute of Science and Technology (IST) Austria, der in seinem Vortrag über die „Statistische Analyse und Optimalität biologischer Systeme“ sprechen wird.

Prof. Gašper Tkačik stellt in seinem Vortrag einen neuen mathematischen Ansatz vor, mit welcher man rigoros quantifizieren kann, wie stark biologische Systeme für eine bestimmte Funktion optimiert wurden. Diese Technik kann sehr allgemein auf eine Vielzahl biologischer Systeme angewendet werden, sofern die dort zu optimierende biologische Funktion mathematisch formalisiert werden kann.  Tkačik präsentiert hierzu mehrere exemplarische Anwendungen aus dem Bereich der Neurowissenschaften und Entwicklungsbiologie.

Der von Tkačik vorgetragene mathematische Ansatz vereint normative Theorien und statistische Inferenz miteinander—zwei prinzipiell komplementäre Ansätze für die Untersuchung biologischer Systeme. Eine normative Theorie in der Biologie setzt voraus, dass sich Organismen angepasst haben, um lebensnotwendige Aufgaben effizient zu lösen, und ermöglicht es, mathematisch überprüfbare Konsequenzen einer solchen Optimalität zu erarbeiten; Parameter, die die hypothetische Organismusfunktion maximieren, können von Anfang an ohne Bezugnahme auf experimentelle Daten abgeleitet werden. Im Gegensatz dazu konzentriert sich die klassische statistische Inferenz auf die effiziente Nutzung von Daten, um Modellparameter zu bestimmen, jedoch ohne vorherige Annahme einer biologischen Funktion. Traditionell wurden diese beiden Ansätze unabhängig voneinander entwickelt und separat angewendet. Tkačik und seine Mitarbeiter verbinden diese auf mathematisch rigorose Weise und zeigen anhand einfacher Beispiele aus den Neurowissenschaften und der Genregulation, dass ihre Technik es ermöglicht, grundlegende Herausforderungen im Zusammenhang mit der Inferenz in hochdimensionalen, biologischen Systemen effizienter anzugehen.