Investigating the neural mechanisms of feature-based and spatial attention in a network model of two coupled brain areas

• Antragsteller: Dr. Klaus Wimmer
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 193437230

Aufmerksamkeit ist die Fähigkeit die Verarbeitungskapazitäten des Gehirns auf relevante sensorische Informationen zu bündeln. Diese kognitive Fähigkeit erlaubt uns, Aspekte unserer Umwelt mit großer Präzision wahrzunehmen, ohne von irrelevanter Information überflutet zu werden. Neurophysiologische Untersuchungen haben gezeigt, dass sowohl räumliche als auch merkmalsbasierte Aufmerksamkeit die Aktivität von kortikalen Neuronen moduliert. Neben Aufmerksamkeitssignalen beeinflussen auch sensorische Prozesse wie Adaptation die neuronalen Antworten. Trotz intensiver Erforschung dieser Phänomene wurde bisher keine umfassende Erklärung von Aufmerksamkeit auf der Ebene von Einzelneuronen und neuronalen Netzwerken erreicht. Ziel des vorgeschlagenen Projekts ist es, top-down Aufmerksamkeitsprozesse und bottom-up sensorische Prozesse in einem Computermodell zu integrieren, um das mechanistische Verständnis von visueller Aufmerksamkeit voranzutreiben. Wir schlagen einen multidisziplinären Ansatz vor, basierend auf einer engen Interaktion von Modellierung und Experiment. Erkenntnisse aus experimentellen Daten von richtungsselektiven Neuronen im visuellen Cortex, die von unserem Kooperationspartner aufgenommen wurden, werden direkt in die Entwicklung eines biophysikalischen Netzwerkmodells einfließen, und das Modell wird umgekehrt die Datenanalyse unterstützen. Das Modell wird aus zwei Arealen bestehen, wovon eines als Informationsspeicher dient (Arbeitsgedächtnis im präfrontalen Cortex) und das andere auf sensorische Reize reagiert (visueller Cortex). Wir erwarten, dass das Modell den Beitrag der Interaktionen innerhalb und zwischen kortikalen Arealen zu Aufmerksamkeit aufklären kann. Besonders wollen wir (1) die zugrundeliegenden Mechanismen von bottom-up und top-down-Prozessen, (2) die Interaktion von räumlicher und merkmalsbasierter Aufmerksamkeit und (3) den Einfluss von Aufmerksamkeit auf die Synchronisation und Variabilität von neuronalen Antworten untersuchen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Spanien
• Gastgeber: Professor Albert Compte, Ph.D.