Neuronale Repräsentation semantischer Information im menschlichen Schläfenlappen

• Antragsteller: Professor Dr. Florian Mormann
• Fachliche Zuordnung: Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften ; Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 212842712

Die Frage, wie das Gehirn semantische Informationen wie z.B. die Identität von Objekten oder Personen kodiert, beschäftigt die Hirnforschung seit Jahrzehnten. Bei Messungen mittels intrakranieller Mikroelektroden im medialen Schläfenlappen des Menschen wurden Zellen gefunden, die explizit ein bestimmtes Konzept repräsentieren. Es wurden Neurone beschrieben, die beispielsweise auf ganz verschiedenartige Bilder einer prominenten Person reagieren und sogar auf deren geschriebenen oder gesprochenen Namen. Über die Entstehung, Bedeutung und Funktionsweise dieser Konzeptzellen ist bislang wenig bekannt. Da sie einerseits in eben den Hirnregionen gefunden werden, die für die Gedächtniseinspeicherung notwendig sind und da sie andererseits der bewussten Wahrnehmung folgen und erst reagieren, wenn das Erkennen von Objekten bereits erfolgt ist, wurde die Hypothese formuliert, dass es sich hierbei um die semantischen Bausteine handeln könnte, die zu einer episodischen Erinnerung zusammengefügt werden. Ziel dieses Fortsetzungsantrags ist die weitergehende Erforschung von Konzeptneuronen speziell im Hinblick auf ihre Bedeutung für Wahrnehmung und Gedächtnis. Es werden drei Experimente zum Thema Wahrnehmung vorgeschlagen, die jeweils auf unterschiedliche Sinnesmodalitäten abzielen, nämlich visuell, auditorisch und olfaktorisch. Zunächst werden wir einen Oddball-Task durchführen, um mögliche Einzelzellkorrelate des evozierten Potenzials P300 zu erforschen. Durch Verwendung auditorischer Reize untersuchen wir die Stimulation von Konzeptneuronen in reduzierten Bewusstseinszuständen wir Schlaf und Narkose. Mittels olfaktorischer Reize erforschen wir die Existenz von geruchsmodulierten Zellen im limbischen System des Menschen. Im Bereich Gedächtnis planen wir ein Arbeitsgedächtnis-Paradigma, bei dem ein Augenmerk auf die Reihenfolge der zu erinnernden Stimuli gelegt wird, um zu untersuchen, ob sich diese Reihenfolge in der Aktivität mediotemporaler Konzeptzellen widerspiegelt, die während der Retentionsphase selektiv reaktiviert werden. Im Hinblick auf die Einspeicherung von Inhalten des Langzeitgedächtnisses prüfen wir nach Auswertung der morgendlichen Testungen, ob sich das Erinnern an die morgens gesehenen Bilder aus der Aktivität der zugehörigen Konzeptzellen bei der morgendlichen Präsentation der Bilder vorhersagen lässt. Schließlich planen wir zum Thema Gedächtniskonsolidierung zwei Experimente aus dem Bereich der „Targeted Memory Reactivation“, bei der wir einerseits mittels auditorischer Stimulation durch den gesprochenen Namen eines Konzeptes und andererseits durch das Applizieren eines zuvor gepaarten Duftes versuchen, Konzeptzellen zu reaktivieren, um zu überprüfen, ob dies die Lernleistung für die zugehörigen Stimuli erhöht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen