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Projekt
Interareale Phasenkohärenz als Mechanismus für aufmerksamkeitsabhängige Weiterleitung neuronaler Signale: Eine modellgeführte Kausalanalyse unter Verwendung neuartiger Multikontakt-Floating-Elektroden für die intrakortikale chronische Stimulation und Ableitung von Primaten
Fachliche Zuordnung
Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
Förderung
Förderung von 2013 bis 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 238990875
Das Gehirn besteht aus großen und dicht verbundenen neuronalen Netzwerken. Abhängig von Kontext und Verhaltensaufgabe werden Subnetze so selektiert, dass spezifische Verarbeitungsleistungen erbracht werden, die zu adaptivem Verhalten führen. Dabei werden sensorische Signale selektiv durch das Gehirn geleitet. Dies ist besonders evident im visuellen System während selektiver Aufmerksamkeit: In höheren Arealen des visuellen Cortex wie zum Beispiel V4 zeigen Neurone mit mehreren Stimuli in ihrem rezeptiven Feld eine Reizantwort, als ob nur der attendierte Stimulus anwesend wäre. In vorangegangenen Experimenten haben wir zeigen können, dass Neuronen in Areal V4 selektiv mit dem Anteil ihrer Inputneurone synchronisieren, die die Signale für den attendierten Stimulus übertragen. Insbesondere konnten wir kürzlich zeigen, dass aufmerksamkeitsabhängige Synchronisation kausal verantwortlich für aufmerksamkeitsabhängiges Signal-Routing ist.Diese Resultate werfen die Frage auf, wie Aufmerksamkeit interareale Synchronisationsmechanismen kontrolliert. Immer noch existiert kein Modell, das die relevanten experimentellen Resultate vereinheitlicht integriert; und immer noch stecken Methoden zur parallelen Datenaufnahme und Stimulation im Gehirn von Primaten, die die erforderliche hohe zeitliche und räumliche Auflösung aufweisen, in ihren Kinderschuhen.In diesem Projekt schließen sich Neurobiologen, Theoretiker und Ingenieure zusammen, um diese Fragen anzugehen. Um den experimentellen Zugang zu, und die Kontrolle von den betreffenden Netzwerken zu verbessern, haben wir bereits voll-implantierbare, quasi frei-schwimmende Multikontaktelektroden für chronische intrakortikale Ableitung und Stimulation entwickelt. Die Benutzung dieser Elektroden wird uns hochauflösende elektrische Stimulation als kausales Instrument bereitstellen, um potentielle Mechanismen der Kontrolle von selektiver Signalverarbeitung durch Aufmerksamkeit zu identifizieren und zu manipulieren. Wir werden unsere neuen Tools verbessern, um die Implantation von ganzen Arrays von Multikontaktelektroden mit erhöhter Lebensdauer und erweiterten Stimulationsmöglichkeiten zu ermöglichen, und mit ihnen verschiedene Aspekte der Dynamik kortikaler Netzwerke zu erforschen. Darüber hinaus werden unsere Resultate dazu dienen, fundamentale Eigenschaften der Netzwerkdynamik zu beschreiben und realistische Modelle für Kontrollszenarien von aufmerksamkeitsabhängigem Signal-Routing zu erstellen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
