FOR 868:  Computational Modeling of Behavioral, Cognitive, and Neural Dynamics

• Fachliche Zuordnung: Sozial- und Verhaltenswissenschaften ; Geisteswissenschaften
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 34181293

Ziel der Forschergruppe ist die Entwicklung neuer theoretischer, komputationaler und datenanalytischer Ansätze für die Schnittstelle zwischen Experimentalpsychologie und den Neurowissenschaften als Kooperation von Wissenschaftlern aus Kognitions-, Biologischer und Mathematischer Psychologie sowie aus Theoretischer Physik (Nichtlineare Dynamik) und Angewandter Mathematik. Die Forschergruppe konzentriert sich auf die mathematische und komputationale Modellierung fundamentaler Prozesse des Verhaltens, der Kognition und ihrer neuronalen Grundlagen. Dazu zählen Wahrnehmung, Aufmerksamkeit, Handlungsvorbereitung, okolumotorische und Haltungskontrolle, die im Zusammenhang mit Lesen, Worterkennung und Gleichgewichtskontrolle sowie in Zukunft auch in damit verbundenen Störungsbildern untersucht werden.
Verwendet werden experimentelle Paradigmen, die eng mit komputationalen Modellen verbunden sind, die selbst wieder aus dem theoretischen Rahmen nichtlinearer Wissenschaften abgeleitet wurden (z. B. Synchronisation, Rückkopplung mit zeitlicher Verzögerung, stochastische Prozesse, komplexe Netzwerke) und Messreihen mit sehr hoher zeitlicher Auflösung generieren (z. B. Blickbewegungen, Gehirnaktivität und Haltungskontrolle).
(1) Weiterentwicklungen eines komputationalen Modells der Blicksteuerung beim Lesen, insbesondere Modulation durch Lesestrategien und interindividuelle Unterschiede, und Entwicklung von Methoden für die Analyse komplexer Modelle sowie für Modellvergleiche.
(2) Gleichzeitige Messung von Blickbewegungen und ereigniskorrelierten Hirnpotenzialen beim natürlichen Lesen für die präzise Bestimmung des zeitlichen Zusammenhangs von Wortverarbeitung und Blicksteuerung.
(3) Analyse und Modellierung kognitionsrelevanter hirnelektrischer Potenziale unter Anwendung nichtlinearer dynamischer Werkzeuge mit Bezug auf das Konzept hierarchischer komplexer Netzwerke zur Untersuchung kausaler Konnektivitäten der beteiligten Hirnregionen.
(4) Anhand der Wechselwirkungen von Fixationsbewegungen der Augen und Haltungsschwankungen als motorische Antworten auf sensorische Veränderung soll die neuronale Kontrolle beider motorischer Systeme durch zeitverzögerte Koppelung untersucht und mathematisch modelliert werden.
(5) Neuronale und Verhaltensdaten werden genutzt, um im Rahmen eines Modells nichtlinearer Oszillatoren Einsicht in die neuronale Dynamik rhythmischer Aktivität, ihrer Wechselwirkung sowie Koordination (z. B. Synchronisation) zu gewinnen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen

Projekte

• Characterization of complex interdependencies of oscillatory processes from data with extended phase dynamics methods (Antragsteller Pikovsky, Arkady )
• Constraints on antecedent integration in sentence comprehension - Event-related potentials and eye movements (Antragsteller Vasishth, Shravan )
• Control of fixational eye movements and posture (Antragsteller Engbert, Ralf )
• Dynamic modeling of eye-movement control in reading (Antragsteller Kliegl, Ph.D., Reinhold )
• Dynamical complex network approaches for the analysis and modeling of large scale brain activities during cognitive processes (Antragsteller Kurths, Jürgen )
• General Program - Zentralprojekt - (Antragsteller Engbert, Ralf )
• Search for cardiac and respiratory influence on time perception and rhythm reproduction (Antragstellerin Pollatos, Olga )
• The timeline of word recognition and oculomotor control in reading (Antragsteller Sommer, Werner )

• Sprecher: Professor Dr. Ralf Engbert
• stellvertr. Sprecher: Professor Reinhold Kliegl, Ph.D.