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Projekt
Kodierung sensorischer Handlungskonsequenzen im frontoparietalen sensomotorischen Netzwerk
Antragsteller
Professor Dr. Alexander Gail
Fachliche Zuordnung
Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
Förderung
Förderung von 2013 bis 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 211740722
Die Fähigkeit, präzise, kontext-sensitive zielgerichtete Armbewegungen zu Objekten hin auszuführen, zeichnet Menschen und nicht-menschliche Primaten (NHPs) aus. Eine zentrale Rolle für die Planung und Durchführung zielgerichteter Handlungen spielen dabei Vorhersagen über deren sensorische Konsequenzen, seien es zu erwartende Belohnungssignale, die erwünschte Körperhaltung nach Erreichen eines Bewegungsziels, oder die Vorhersage sensorischen Feedbacks das unmittelbar aus laufenden Bewegungsbefehlen resultiert. Insbesondere der dorsale prämotorische Kortex und die parietale Armbewegungsregion in der Großhirnrinde von Primaten unterstützen kontextabhängige sensomotorische Funktionen für die Armbewegungsplanung und gelten als vielversprechende Kandidaten für die Berechnung der mutmaßlichen sensorischen Vorhersagesignale für die Handlungsplanung. Als Hauptprojektziel testeten wir während der ersten Förderperiode diese Hypothese mit Hilfe von neuronalen Messungen aus beiden Hirnarealen in Rhesusaffen, während diese eine Bewegungsaufgabe ausführten, bei der das visuelle Feedback von der tatsächlichen physischen Armbewegung durch die Verwendung eines invertierenden optischen Prisma dissoziiert war. Die Ergebnisse untermauerten unsere Hypothese, da die gefundene neuronale Aktivität grundsätzlich die Grundlage für die Kodierung von visuellen Handlungskonsequenzen darstellen könnten. Um verbleibende Alternativerklärungen auszuschließen und direktere Evidenzen für unsere Hypothese zu liefern, planen wir Gehirn-Computer-Schnittstellen zu verwenden und damit die relevanten Feedbackparameter besser als bisher zu kontrollieren. Wir haben dafür einen Versuchsaufbau mit 3D virtueller Realität und Echtzeit-Dekodierung neuronaler Messwerte entwickelt. Vorläufige Ergebnisse von einem Tier, das mit 192 chronischen Elektroden in 3 Hirnarealen implantiert wurde, bestätigen die Machbarkeit des Ansatzes. Die zu erwartenden Ergebnisse aus diesem Projekt bergen das Potenzial, eine langwährende Frage der Psychologie und kognitiven Neurowissenschaften über die neurokognitiven Grundlagen der Bewegungsplanung in Primaten aufzuklären.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
