Eine Netzwerkanalyse von Motorischem Lernen

• Antragstellerin: Dr. Elinor Tzvi-Minker
• Fachliche Zuordnung: Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 362545711

Motorisches Lernen ist eine fundamentale Fertigkeit unseres alltäglichen Lebens. Viele unterschiedliche experimentelle Paradigmen wurden verwendet, um motorisches Lernen zu untersuchen, wobei sich die meisten Studien entweder auf motorisches Sequenzlernen (MSL) oder visuomotorische Anpassung (MA) fokussieren. In MSL wird eine Sequenz von motorischen Bewegungen gelernt, wohingegen die Probanden in MA lernen, ihre Bewegungen an verschobenes visuelles Feedback anzupassen. Studien zeigen, dass bei beiden Aufgaben ein kortiko-striato-zerebelläres Netzwerk dem Lernen zugrunde liegt. Dieses Projekt zielt darauf ab, die Konnektivität im kortiko-striato-zerebellären Netzwerk während des motorischen Lernens in diesen beiden etablierten Paradigmen zu charakterisieren. In dem Projekt sollen bestimmte Regionen des Netzwerkes stimuliert und die folgenden Auswirkungen auf das Verhalten und die Konnektivität im Rest des Netzwerks untersucht werden. Diese Einflussnahme wird durch transkranielle Anwendung von schwacher Gleichstromstimulation (tDCS) auf das Gehirn erreicht. Diese Methode kann einen intrazerebralen Stromfluss induzieren und die spontane neuronale Erregbarkeit durch tonische De- oder Hyperpolarisation von ruhenden Membranpotentialen modifizieren (Nitsche et al., 2008). Unter Verwendung von tDCS konnte in einer Vielzahl von motorischen Lernaufgaben, in denen der primäre motorische Cortex (M1) stimuliert wurde, ein ausgeprägter polaritätsspezifischer Einfluss auf das Verhalten gezeigt werden. Darüber hinaus konnten Studien zeigen, dass motorisches Lernen positiv beeinflusst wird, wenn das Zerebellum mit tDCS stimuliert wird. Aufbauend auf meinen bisherigen Arbeiten zu kausalen Netzwerkinteraktionen in MSL, wird dieses Projekt zunächst Netzwerkinteraktionen in der MA-Variante des motorischen Lernens klären. Zweitens, um die Rolle von M1 und dem Zerebellum im motorischen Lernnetzwerk besser zu verstehen werde ich diese Regionen mit tDCS stimulieren und dessen Einfluss auf effektive Konnektivität in diesem Netzwerk während MSL und MA mit einer kombinierten tDCS/fMRT-Studie untersuchen. Zusammenfassend werden die Ergebnisse der Studien in diesem Projekt dazu beitragen, ein umfassendes Modell von motorischem Lernen zu schaffen. Dabei werden verschiedene Lernmodalitäten (MSL, MA), sowie Veränderungen der effektiven Konnektivität unter dem Einfluss von tDCS berücksichtigt. Die Wirkung von tDCS auf das neuronale Netzwerk von motorischem Lernen zu verstehen ist eine entscheidende Grundlage für therapeutische Interventionen bei Patienten mit neurodegenerativen Erkrankungen, die spezifische motorische Lerndefizite zeigen, wie etwa die Parkinson-Krankheit und die Spino-cerebelläre Ataxie.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen