Lernen und Konsolidierung von salienter Information: der kausale Einfluss von Theta-Oszillationen

• Antragsteller: Dr. Matthias Gruber, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine, Kognitive und Mathematische Psychologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 264626455

Unser Gedächtnis ist selektiv. Trotz aller Bemühungen können wir uns nur an einen Bruchteil der Ereignisse erinnern, die uns widerfahren. Von bedeutendem Einfluss auf das Lernen und Beibehalten von Information ist dabei die motivationale Salienz einer Information. Zwei verschiedene Forschungsrichtungen zeigen, dass motivationale Salienz zum Einen stark mit frontalen neuronalen Oszillationen im Theta-Frequenzbereich (4-8 Hz), zum Anderen aber ebenfalls mit Aktivität im dopaminergen System einhergeht. Dieses System verbindet dopaminerge Hirnregionen mit präfrontalen Regionen und dem Hippocampus. Bisher jedoch ist der Zusammenhang zwischen frontalen Theta-Oszillationen und dem dopaminergen System im Bezug auf das Lernen beim Menschen weitgehend unbekannt. Dieses Projekt widmet sich den folgenden wichtigen Fragen, ob erstens, Theta-Oszillationen einen kausalen Einfluss auf das Lernen haben und zweitens, wie frontale Theta-Zustände die neuronalen Mechanismen beeinflussen, die das Lernen unterstützen. Um diese entscheidenden Fragen zu beantworten, werden wir nichtinvasive transkranielle Wechselstrom-Stimulation (tACS) verwenden, um auf diese Weise direkt Theta-Oszillationen während des Lernens von motivational-salienter und neutraler Information zu induzieren. Die Effekte von induzierten Theta-Oszillationen auf das Verhalten und die verhaltens-korrelierenden neuronalen Mechanismen werden mittels Elektroenzephalographie (EEG) und funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRI) gemessen. In Experiment 1 (eine kombinierte EEG-tACS-Studie) stellen wir die Frage, wie Theta-Induktion während des Lernens die Gedächtnisleistung für motivational-saliente und neutrale Information verbessert. In Experiment 2 (eine kombinierte fMRI-tACS-Studie) wird von uns untersucht, wie die Verstärkung von Theta-Oszillationen durch tACS (i) das Lernen mittels dem kortikal-mesolimbischen dopaminergen System verbessert und (ii) das Beibehalten einer Information mittels gesteigerter neuronaler Reaktivierung (replay) von Information verbessert wird. Entscheidend ist hierbei, dass dieses Projekt nicht nur die Möglichkeit bietet, den kausalen Einfluss von Theta-Oszillationen während des Lernens und der Gedächtniskonsolidierung zu erforschen, sondern ebenso könnte es auch wichtige Ansatzpunkte für den angewandten Bereich liefern (wie z.B. das Verbessern von Lernen im Bildungssektor oder bei der Rehabilitation im klinischen Bereich). Darüber hinaus wird dieses Projekt die Expertise des Bewerbers - gerade im Hinblick auf die kognitiven Neurowissenschaften - durch das Erlernen von tACS und multivariater Methoden für die Analyse von fMRI-Daten bedeutend erweitern. Der Bewerber wäre auf diese Weise mit einer Vielfalt an Methoden ausgerüstet, um ein unabhängiger Forscher im Bereich Gedächtnis zu werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Charan Ranganath