Top-down Modulation von Gedächtnisspuren reflektiert durch Gamma-, Theta- und Alphaband-Oszillationen in Human-EEG und MEG
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die vorliegenden Projekte gingen von den grundlegenden Annahmen aus, dass die Synchronisation der Aktivität verteilter kortikaler Areale einen basalen Mechanismus zur Orchestrierung kognitiver Prozesse darstellt. Sowohl im EEG als auch im MEG spiegelt sich diese Synchronisation in der Form oszillatorischer Aktivität in verschiedenen Frequenzbändern wider. Im Fokus des hier zusammengefassten Forschungsprojektes stand die Untersuchung des Zusammenspiels von Oszillationen im Theta, Alpha-, und Gammaband bei verschiedenen Gedächtnisprozessen. Dazu war die Durchführung von drei EEG und drei MEG Studien geplant. Wir konnten zeigen, dass sich sowohl bei Arbeitsgedächtnisaufgaben als auch beim Zugriff auf das Langzeitgedächtnis die Aktivierung kortikaler Engramme im Gamma-Band widerspiegelt. Die Gamma-Band Aktivität lässt sich dabei in Arealen verorten, die auch bei der perzeptuellen Verarbeitung relatierter Reize aktiv sind. Theta-Band Oszillationen spiegeln exekutive Kontrollprozesse wider und lassen sich in frontalen Arealen verorten. Theta- und Gamma-Band Oszillationen treten dabei nicht unabhängig voneinander auf, sondern die Phase der Theta Oszillationen moduliert die Amplitude im Gamma-Band. Alpha-Band Schwingungen stehen v.a. mit Aufmerksamkeitsprozessen während des Gedächtniszugriffes in Zusammenhang. Unsere neuro-physiologischen Befunde wurden in ein etabliertes kognitions-psychologischen Gedächtnismodell (Embedded-Processes-Modell) integriert, das davon ausgeht, dass sich Arbeitsgedächtnisfunktionen durch aktivierte Langzeitgedächtnisinhalte erklären lassen. Das beschriebene integrative Modell zur oszillatorischen Basis mnemonischer Funktionen wurde bis dato für ein vom Berichterstatter verfasstes Lehrbuch zum Thema Gedächtnis verwendet. Der Komplexität des Themas geschuldet bleiben natürlich viele Fragen bezüglich des Zusammenhangs oszillatorischer Hirnaktivität und Gedächtnisfunktion offen; das entwickelte Modell stellt allerdings eine solide Basis dar, um Fragen für zukünftige Forschungsarbeiten theoriegeleitet zu formulieren.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Mechanisms Underlying Implicit and Explicit Memory: Insights from Cortical Oscillations. Psychologie & Gehirn 2014, Lübeck
AL Gert, T Gruber
- Theta-Gamma Coupling during Episodic Retrieval in the Human EEG. Brain Research, 2014, 1577, 57-68
M Köster, U Friese, B Schöne, N Trujillo-Barreto, T Gruber
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.brainres.2014.06.028) - Cortical Oscillatios Underlying Implicit and Explicit Memory. Entrainment of Brain Oscillations 2015, Delmenhorst
AL Gert, T Gruber
- Oscillatory brain activity during the retention of natural objects in visual working memory. CuttingEEG 2015, Berlin
J Daume J, AL Gert, T Gruber, AK Engel, U Friese
- Oscillatory brain activity during the retention of natural objects in visual working memory. Psychologie und Gehirn 2015, Frankfurt
J Daume, AL Gert, T Gruber, AK Engel, U Friese
- Cortical oscillations predict short- and long-term memory performance: An EEG study. Psychologie und Gehirn 2016, Berlin
S Graetz, R Düsing, T Gruber
- Investigations of phase-amplitude coupling and long-range phase synchronization during multisensory working memory maintenance – a MEG study. Society for Neuroscience 2016, San Diego
J Daume, T Gruber, AK Engel, U Friese
- Oscillatory activity associated with dual-task performance in a visual-auditory delayed-match-tosample task. Psychologie und Gehirn 2016, Berlin
J Daume, T Gruber, AK Engel, U Friese
- Oscillatory brain activity during multisensory attention reflects activation, disinhibition, and cognitive control. Scientific Reports, 2016, 6, 32775
U Friese, J Daume, F Göschl, P König, P Wang, AK Engel
(Siehe online unter https://doi.org/10.1038/srep32775) - Cognitive control during audiovisual working memory engages frontotemporal theta phase synchronization. International Conference on Cognitive Neuroscience 2017, Amsterdam
J Daume, S Graetz, T Gruber, AK Engel, U Friese
- Cognitive control during audiovisual working memory engages frontotemporal theta phase synchronization. Salzburg Mind-Brain Annual Meeting 2017, Salzburg
J Daume, S Graetz, T Gruber, AK Engel, U Friese
- Cognitive control during audiovisual working memory engages frontotemporal theta-band interactions. Scientific Reports, 2017a, 7, 12585
J Daume, S Graetz, T Gruber, AK Engel, U Friese
(Siehe online unter https://doi.org/10.1038/s41598-017-12511-3) - Enhanced cognitive control during audiovisual working memory engages frontotemporal theta phase synchronization. Psychologie & Gehirn 2017, Trier
J Daume, S Graetz, T Gruber, AK Engel, U Friese
- Neuronal oscillations indicate sleep-dependent changes in the cortical memory trace. Journal of Cognitive Neuroscience, 2017, 29, 698-707
M Köster, H Finger, M Kater, C Schenk, T Gruber
(Siehe online unter https://doi.org/10.1162/jocn_a_01071) - Oscillatory brain activity mirrors different mnemonic mechanisms during multiple item repetition. Psychologie & Gehirn 2017, Trier
S Graetz, J Daume, T Gruber
- Phase-amplitude coupling and long-range phase synchronization reveal frontotemporal interactions during visual working memory. Journal of Neuroscience, 2017b, 37(2), 313-22
J Daume, T Gruber, AK Engel, U Friese
(Siehe online unter https://doi.org/10.1523/jneurosci.2130-16.2016) - Alterations in oscillatory cortical activity indicate changes in mnemonic processing during continuous item recognition. Experimental Brain Research, (2019), 237, 573–583
S Graetz, J Daume, U Friese, T Gruber
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s00221-018-5439-4)
