Entwicklung hemisphärischer Spezialisierungsmuster, ein Modell ontogenetischer Plastizität

• Antragstellerin: Professorin Dr. Martina Manns
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie ; Allgemeine, Kognitive und Mathematische Psychologie ; Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 247871126

Cerebrale Lateralisation – die Dominanz einer Hirnhemisphäre für eine spezielle Funktion – ist eine grundlegende Eigenschaft neuronaler Informationsverarbeitung im ganzen Tierreich, was andeutet, dass Arbeitsteilung zwischen den Hirnhälften einen entscheidenden evolutiven Vorteil bietet. Lateralisierte Verarbeitung beruht auf komplexen intra- und interhemisphärischen Prozessen, welche unabhängige Hemisphären-spezifische Enkodierung ermöglichen aber auch den Austausch, die Integration oder Suppression von Informationen zwischen den Hirnseiten vermitteln. Die zugrundeliegende funktionale Organisation kooperativer oder unabhängiger Verarbeitung sowie ihrer ontogenetischen Entwicklung ist erst sehr unzureichend verstanden. Es ist daher das Ziel dieses Forschungsprojekts zu verstehen, wie zwei spezialisierte Hirnhemisphären zusammenarbeiten um adaptive Entscheidungen und Verhaltenskontrolle zu ermöglichen und aufzuklären, wie Anlage-Umweltinteraktionen während der Ontogenese die zugrundeliegenden intra- und interhemisphärischen Prozesse formen. Als Modell dient uns das asymmetrisch organsierte visuelle System von Tauben, dessen Differenzierung entscheidend von lateralisierter Lichtstimulation während der Embryonalentwicklung abhängt und damit den Einfluss eines kritischen Umweltfaktors aufzeigt. Insbesondere Aufgaben, welche die Verhaltensauswahl in Konfliktsituationen untersuchen, bei denen die linke und rechte Hirnhälfte unterschiedliche Antwortoptionen generieren (Metakontrolle), ermöglichen uns die Relevanz intra- und interhemisphärischer Prozesse zu differenzieren. Im Rahmen dieses Projektantrags möchten wir daher die neuronale Mechanismen von Konfliktentscheidungen sowie ihre Ontogenese genauer untersuchen. Hierzu planen wir drei Versuchskomplexe, in denen Metakontrolle bei Tauben mit und ohne embryonale Lichtstimulation miteinander verglichen wird:Experiment I untersucht inwieweit die Entwicklung hemisphärischer Dominanz im Konfliktfall von embryonaler Lichtstimulation abhängt. Experiment II untersucht, inwieweit Hemisphären-spezifische Strategien der Stimulusanalyse von den ontogenetischen Lichterfahrungen abhängen und untersucht Dynamik und Flexibilität von Metakontrolle in Beziehung zu hemisphärischen Spezialisierungen. Experiment III untersucht die neuronalen Mechanismen, die Metakontrolle zugrunde liegen, mittels optogenetischer Methoden. Die Studien können wertvolle Hinweise dafür liefern, wie ontogenetische sensorische Erfahrung effiziente Interaktionen zwischen den beiden Hirnhälften beeinflusst. Daraus ergeben sich Implikationen für das Verständnis kognitiver Vorteile eines lateralisierten Gehirns aber auch Erklärungsansätze für Beeinträchtigungen bei psychiatrischen und EntwicklungsStörungen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen