Dynamische Codierung taktil-motorischer Transformationen im posterioren Parietalcortex von Mensch und Makake

• Antragsteller: Professor Dr. Tobias Heed
• Fachliche Zuordnung: Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften ; Allgemeine, Kognitive und Mathematische Psychologie ; Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 406565145

• Erstellungsjahr: 2023

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Ziel des Projekts war die Untersuchung der Rolle des posterioren Parietalcortex (PPC) bei der zielgerichteten taktil-motorischen Verarbeitung bei Menschen und Makaken. Der Schwerpunkt lag auf der Verarbeitung taktiler Informationen für Augen- und Handbewegungen im Vergleich zur visuellen Verarbeitung. Das Projekt widmete sich der Rolle von PPC-Arealen wie den ventralen und lateralen intraparietalen Arealen (VIP, LIP) für die taktil-räumliche Verarbeitung bei räumlichen Transformationen und motorischer Planung. Wir verwendeten einen speziesübergreifenden Ansatz, um die Projektergebnisse mit der weitläufigen Literatur zu visuo-motorischer (im Vgl. zu taktil-motorischer) Forschung vergleichen zu können, welche die Organisation und Funktion des PPC bei Mensch und Makake charakterisiert hat. Eine erschöpfende Literaturrecherche führte zu der Hypothese, dass sich das VIP des Makaken beim Menschen in drei separate Regionen diversifiziert hat und dass Vorläufer dieser Spezialisierung bereits bei Makaken existieren könnten. Eine anschließende Analyse der funktionellen Konnektivität der Gehirnaktivität von Makaken stützte diese anfänglichen, auf der Literatur basierenden Erkenntnisse. Desweiteren führten wir Experimente durch, in denen Menschen und Makaken in analogen Paradigmen Sakkaden und Armbewegungen auf taktile Ziele ausführten. Die entsprechende Studie am Menschen zeigte weitläufige Überlappung der Kodierung für taktile und visuelle Reize im PPC, wobei sogar die fMRI-Multivoxel-Pattern-Dekodierung zwischen über die beiden sensorischen Modalitäten generalisierte. Darüber hinaus zeigten die fMRT-Befunde beim Menschen eine Dynamik der räumlichen Kodierung sowohl für das Greifen als auch für das Sakkadieren innerhalb des Ablaufs einzelner Trials auf. Das äquivalente Affenexperiment lieferte unerwartete Verhaltensergebnisse, da die Affen in einigen Körperhaltungen systematisch zum leeren Raum statt zu taktilen Reizen sakkadierten. Dieser Befund ist möglicherweise richtungsweisend, da er zu kürzlich veröffentlichten Vorschlägen passt, dass Berührungen entgegen jahrzehntelanger Annahmen nicht räumlich kodiert werden. Jedoch erforderte der unerwartete Befund langwierige Anpassungen des Versuchsdesigns sowie des Trainings der Tiere, und die Analyse der Makakenexperimente ist daher zum Zeitpunkt der Berichterstattung noch in Arbeit.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Dynamic spatial coding in parietal cortex mediates tactile-motor transformation. Cold Spring Harbor Laboratory.
  Klautke, Janina; Foster, Celia; Medendorp, W. Pieter & Heed, Tobias
  
• The macaque ventral intraparietal area has expanded into three homologue human parietal areas. Progress in Neurobiology, 209, 102185.
  Foster, Celia; Sheng, Wei-An; Heed, Tobias & Ben, Hamed Suliann