Kartierung des Präfrontalkortex hinsichtlich der Kontrolle von Feature-basierter Aufmerksamkeit

• Antragsteller: Dr. Philipp Schwedhelm
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie ; Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 342125483

Menschen und nicht-menschliche Primaten besitzen die Fähigkeit ihre Aufmerksamkeit selektiv und bewusst auf bestimmte sensorische Reize zu richten. Dies führt in der Regel zu einer genaueren und schnelleren Verarbeitung derjenigen sensorischen Reize, die zu einem gegebenen Zeitpunkt eine besondere Verhaltensrelevanz besitzen. Zum Beispiel können Autofahrer das Geschehen im Rückspiegel verdeckt aufmerken, auch wenn sie ihren Blick auf den vorweg fahrenden Verkehr gerichtet halten. Aber nicht nur räumliche Formen der Aufmerksam sind möglich, sondern auch globale, auf bestimmte 'Features' gerichtete. Im Falle von visueller Wahrnehmung können Features beispielsweise bestimmte Farben oder Formen sein, aber auch abstraktere Teilmengen des visuellen Signals, wie etwa bestimmte Bewegungsrichtungen.Auf neuronaler Ebene sind die Effekte der Aufmerksamkeit (räumlich oder Feature-basiert) gut messbar. Einzelne Zellen im visuellen Cortex von nicht-menschlichen Primaten erhöhen ihre Aktivität wenn sie Reize kodieren, die gerade besonders relevant für den Organismus sind, und auch beim Menschen können solche Effekte durch bildgebende Verfahren nachgewiesen werden. Als Resultat werden diejenigen sensorischen Eingänge, auf die wir unsere Aufmerksamkeit lenken, besser und schneller bewusst wahrgenommen, weil ihre Verarbeitung grundlegend priorisiert ist. Allerdings ist bisher nicht vollständig geklärt, wie und wo das eigentliche Aufmerksamkeitssignal im Gehirn erzeugt wird, das zu diesen Effekten in der visuellen Verarbeitung führt. Aktuelle Studien weisen darauf hin, dass der Präfrontalcortex bei der Erzeugung dieses Signals eine wesentliche Rolle spielten könnte. Leider ist im Besonderen für Feature-basierte Aufmerksamkeit noch kein klares Netzwerk von Gehirnbereichen bekannt.Der Fokus dieses Antrags ist daher auf die Frage gerichtet, welche speziellen Bereiche des Präfrontalcortex für die Erzeugung der Aufmerksamkeitsmodulation verantwortlich sind. Dazu werden wir verschiedene Methoden kombinieren: zum Einen soll ein bereits vorhandener Datensatz von simultanen Einzelzellableitungen aus dem visuellen und präfrontalen Cortex zweier nicht-menschlicher Primaten (macaca mulatta) analysiert werden, zum Anderen sollen zwei weitere Experimente am Menschen die Rolle des Präfrontalcortex bei bewussten Aufmerksamkeitverlagerungen klären. Dazu werden nicht-invasive, bildgebende Verfahren verwendet werden (MEG und fMRI), die in ihrer Kombination eine hohe zeitliche und räumliche Auflösung aufweisen, und es zusätzlich ermöglichen die Aktivität des gesamten Präfrontalcortex und verbundener Netzwerke zu vermessen. Dies wird es ermöglichen, diejenigen Gehirnbereiche zu identifizieren die maßgeblich an der Steuerung der Feature-basierten Aufmerksamkeit beteiligt sind, was schlussendlich zu wichtigen Wissensgewinnen führen wird, beispielsweise in der medizinischen Behandlung kognitiver Störungen (wie ADHS, Schizophrenie oder Autismus).

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Italien
• Gastgeber: Dr. Daniel Baldauf