Einfluss von Fehlergröße und Fehlerverteilung auf sensomotorische Adaptation

• Antragsteller: Dr.-Ing. Thomas Eggert
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 286438288

Die Motorik des Menschen ist, durch Wachstum, Alterung und Krankheit, natürlichen Veränderungen des Zusammenhanges zwischen Muskelerregung deren Effekt unterworfen. Trotzdem können motorische Leistungen über lange Zeit mit nahezu unveränderter Genauigkeit ausgeführt werden, weil die Adaptationsfähigkeit der neuronalen Bewegungssteuerung die Kompensation dieser Änderungen erlaubt. Im einfachsten Fall ist diese motorische Adaptation durch einen exponentiellen Verlauf charakterisiert, dessen Zeitkonstante vom motorischen Fehler und seiner zeitlichen Geschichte unabhängig ist. Es gibt jedoch in der Literatur mehrfache Hinweise, dass ein solches lineares Modell der Adaptationsdynamik die tatsächlichen Lernverläufen nur näherungsweise beschreibt, und dass 1) sich Lernverläufe mit unterschiedlichen Zeitkonstanten überlagern, dass 2) die Lernverläufe nichtlinear vom motorischen Fehler abhängen, und dass 3) die Zeitkonstanten sich bei genauerer Betrachtung als zeitvariant erweisen. Theoretische Überlegungen haben gezeigt, dass die Zeitkonstante sowohl von der Fehlersensitivität (error sensitivity), als auch von der Lernstabilität (retention) abhängt. Entsprechend wurden bisher Erklärungen für die Zeitvarianz des Lernmechanismus vorgeschlagen, bei denen Fehlersensitivität oder Lernstabilität ihrerseits (ähnlich der motorischen Stellgröße) als Resultat eines dynamischen Prozesses verstanden werden, der durch die zeitliche Folge der motorische Fehler getrieben wird. In diesen Modellen wird also nicht nur das motorische Kommando adaptiert, sondern parallel dazu wird auch eine Art Metaadaptation angenommen, mit der das System die Fehlersensitivität und die Stabilität des primären Adaptationsprozesses an die jeweiligen Bedingungen anpasst. Da die bisher veröffentlichten Studien sich jedoch entweder auf die Fehlersensitivität oder die Lernstabilität konzentrierten, fehlt es bislang an Arbeiten, die beide dieser Eigenschaften des primären Adaptationsmechanismus gleichzeitig untersuchen.Das Hauptziel dieses Projekts ist daher die experimentelle Bestimmung der Zeitverläufe von Fehlersensitivität und Lernstabilität während einzelner, bzw. Folgen mehrerer Adaptationsvorgänge. Diese Untersuchungen sollen in zwei Unterprojekten erfolgen, die 1) Sakkadenadaptation, und 2) Adaptation von Greifbewegungen behandeln. Die übergeordnete Fragestellung ist, ob Unterschiede von Fehlersensitivität und Lernstabilität zwischen Bedingungen oder Individuen bestimmten Mustern folgen (gleich- oder gegensinnige Unterschiede), oder ob sich diese beiden Adaptationscharakteristika unabhängig voneinander verändern. Bei den Unterschieden zwischen Individuen geht es dabei einerseits um Unterschiede zwischen Mitgliedern einer gesunden Kontrollgruppe, und andererseits auch um die Unterschiede zwischen Patienten mit Kleinhirnerkrankungen und den gesunden Kontrollen. Insbesondere soll die Frage untersucht werden, welche Rolle das Kleinhirn bei den genannten Metaadaptationen spielt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Kanada
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Andreas Straube
• Kooperationspartnerin: Professorin Denise Henriques, Ph.D.