Funktionelle Segregation im 'Default Mode' Netzwerk: Die Bedeutung der rechten und linken temporo-parietalen Übergangzone für Aufmerksamkeit, semantische Verarbeitung und soziale Kognition

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Danilo Bzdok; Professorin Dr. Gesa Hartwigsen
• Fachliche Zuordnung: Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften ; Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 321786689

Die funktionelle Bildgebung des menschlichen Gehirns hat vor 15 Jahren zur Entdeckung eines Standard- oder Ruhenetzwerks (Default Mode Netzwerk, [DMN]) geführt. Obwohl seither viele Studien in Gesunden und bei verschiedenen Erkrankungen zu einem besseren Verständnis des DMN geführt haben, wurde dieses Netzwerk fast ausschließlich als eine funktionelle Einheit betrachtet. Insbesondere wird in bisherigen Studien selten berücksichtigt, dass sich die linke und rechte temporo-parietale Junction (TPJ) als zentrale Knotenpunkte innerhalb des DMNs aus kognitiver, anatomischer und klinischer Perspektive unterscheiden. In dem geplanten Projekt soll der kausale Beitrag der linken und rechten TPJ zu verschiedenen kognitiven Prozessen im gesunden Gehirn in drei Teilprojekten untersucht werden. Dazu werden etablierte experimental-psychologische Paradigmen zur Reorientierung der Aufmerksamkeit, dem semantischen Sprachverständnis und der Theory of Mind verwendet. Diese werden als typische Prozesse der kognitiven Domänen Aufmerksamkeit, Sprachverständnis und Soziale Kognition operationalisiert und sollen sich bzgl. der Lateralisierung der Aktivierung im DMN unterscheiden. So wird erwartet, dass Aufmerksamkeitsprozesse die TPJ v.a. rechts-lateralisiert, Semantik v.a. links-lateralisiert und Soziale Kognition bilateral aktivieren. Die kausale Relevanz der rechten und linken TPJ für diese Prozesse wird mit repetitiver transkranieller Magnetstimulation (rTMS) getestet. rTMS wird zudem mit funktioneller Bildgebung kombiniert, um adaptive Plastizität und Kurzzeitreorganisation im gesunden DMN zu untersuchen. Wir erwarten, dass eine fokale, rTMS-induzierte Störung die Aktivität und Konnektivität im DMN aufgabenspezifisch beeinflusst. Der Ansatz profitiert von vorhandenem Domänenwissen durch die quantitative Definition der aufgabenspezifischen Zielregion durch Koordinaten-basierte Metaanalyse. Der Ansatz ist multimodal, da funktionelle Bildgebung mit kausaler rTMS-Perturbation der quantitativ definierten TPJ verbunden wird. Zudem ist der Ansatz multivariat, da die Bildgebungsdaten mit verschiedenen hochdimensionalen Lernalgorithmen ausgewertet werden. Somit verknüpft das geplante Projekt Daten-getriebene Bottom-Up- und experimentelle Top-Down-Methoden, um die funktionelle Segregation innerhalb des DMN zu beleuchten. Dabei ist zu erwarten, dass die Kombination aus kurzzeitiger Störung der Kernregionen im DMN für verschiedene kognitive Operationen und multivariater statistischer Auswertung neue Erkenntnisse über die Interaktion von DMN Regionen liefert. Plastizitäts-induzierte Veränderungen auf Systemebene sollen das generelle Verständnis von Interaktionsprozessen im Gehirn verbessern und Mechanismen der adaptiven Kompensation von fokalen Störungen beleuchten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen