Mediotemporale Kreuz-Frequenz Kopplung während des Schlafes und deren Relevanz für die Gedächtniskonsolidierung

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Jürgen Fell
• Fachliche Zuordnung: Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 315012130

Bisherige Forschungsergebnisse legen nahe, dass die EEG Kreuz-Frequenz Kopplung einen bedeutenden Mechanismus darstellt, welcher die Repräsentation von Informationen im Arbeits- und Langzeitgedächtnis unterstützt. Ein einflußreiches Modul schlägt vor, da0 mehrere Objekte im Arbeitsgedächtnis durch Gamma-Zyklen repräsentiert werden, welche Theta-Oszillationen überlagert sind, und daß diese oszillatorischen Repräsentationen in das Langzeitgedächtnis übertragen werden. Dieser neuronale Kode würde sich in einer Modulation der Amplituden der Gamma-Aktivität durch die Phasen von Theta Oszillationen, sowie in einer Phasen-Phasenkopplung zwischen Gamma und Theta Oscillationen widerspiegeln. Andererseits postulieren die sogenannten Zwei-Stadien Modelle der Gedächtnisbildung, daß Langzeitgedächtnisinhalte während des Schlafes reaktiviert und konsolidiert werden und daß diese Prozesse mit einem Informationstransfer vom Hippokampus zu neokortikalen Arealen einhergehen. Basierend auf den Implikationen dieser beiden Modelle sollte während des Schlafes eines Reaktivierung von Kreuz-Frequenz Kopplungsmustern, insbesondere in mediotemporalen Regionen, stattfinden, welche den Einspeicherungs-bezogenen Kopplungsmustern ähnlich sind und die Gedächtniskonsolidierung unterstützen. Allerdings gibt es bisher keine direkte Evidenz für diese Vorhersage. Daher schlägt dieser Antrag vor, intrakranielle EEG-Ableitungen während des Nachschlafes und während Nickerchen bei Epilepsiepatienten vorzunehmen, welche eine invasive prächirurgische Diagnostik mit implantierten von Tiefen- und subduralen Elektroden durchlaufen. Verschiedene assoziative Langzeitgedächtnis- Aufgaben sollen von den Patienten durchgeführt werden mit Einspeicherungsphasen vor dem Nachschlaf, bzw. vor und kurz nach den Nickerchen, und Abrufphasen nach dem Nachschlaf, bzw. nach den Nickerchen. Die Phasen-Amplituden und die Phasen-Phasenkopplung sollen in Abhängigkeit von Schlafstadium und Elektrodenlage (z.b. hippokampal, rhinal, temporo-lateral etc.) ausgewertet werden und der Zusammenhang mit Graphoelementen, welche mit der Gedächtniskonsolidierung in Verbindung stehen (langsame Oszillationen, Schlafspindeln und Ripple-Aktivität) soll untersucht werden. Weiterhin sollen die individuellen Verhaltensmaße der Gedächtniskonsolidierung, sowie neuropsychologische Kenngrößen mit den Kreuzkopplungsmaßen und den Häufigkeiten der Graphoelemente korreliert werden. Die Fähigkeit der verschiedenen intrakraniellen EEG-Maße, die Gedächtnisleistung vorherzusagen, insbesondere Kreuzkopplungsmaße versus Graphoelemente, wird mittels multipler Regressionsanalysen ausgewertet und verglichen werden. Diese Daten werden aufklären, welche Muster der mediotemporalen Kreuz-Frequenz Kopplung während des Schlafes auftreten und ob diese Muster für die Gedächtniskonsolidierung relevant sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen