Die Dynamik der Signalgebung in neuronalen Populationen im Zuge des Stroms von Wahrnehmungsereignissen.

• Antragstellerin: Professorin Dr. Kristine Krug
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 406679869

Wenn wir auf einer belebten Straße durch einen Strom von Menschen gehen und versuchen, eine bestimmte Person zu finden, sind wir mit einem kontinuierlichen Fluss sich dynamisch verändernder visueller Eindrücke konfrontiert. In dieser Situation sind unsere Gehirnmechanismen kontinuierlich für beliebige Zeitspannen aktiviert. Die Verarbeitung und Auswertung sensorischer Information muss fortlaufend sein, um Verhalten kontinuierlich zu steuern und zu verändern. Ein großer Teil unseres Wissens darüber, wie Neuronen visuelle Wahrnehmung formen, stammt jedoch von Entscheidungsprozessen in stark vereinfachten Situationen: kurze Darbietung erwartbarer Reize, die in eine vorgegebene Handlung gipfeln. Eine der nächsten größeren Herausforderungen der Neurowissenschaften wird es daher sein, die zeitliche Dynamik kontinuierlicher neuronaler Verarbeitung und kontinuierlicher Auslösung von Handlungen zu verstehen. Dieser Antrag baut auf wohldefinierten Experimenten zu Wahrnehmungsentscheidungen auf, wird aber über diskrete, kurze Episoden von Stimulation und Handlung hinausgehen und neue experimentelle Paradigmen untersuchen, in denen das Gehirn einen dynamisch veränderlichen Informationsfluss kontinuierlich und aktiv überwacht.Frühere Arbeiten von mir und anderen haben gezeigt, dass Neuronen im extrastriären visuellen Areal V5/MT von Primaten 3D- und Bewegungskomponenten einer komplexen Wahrnehmungserfahrung steuern können. In diesem gut kartographierten Gebiet des visuellen Systems plane ich, hochdimensionale Ableitungen von vielen Neuronen gleichzeitig zu machen. Ziel ist es die Frage zu untersuchen, wie Neuronen dynamisch in Raum und Zeit interagieren, um visuelle Wahrnehmung und Entscheidungsfindung zu formen. Dieses Projekt besteht aus vier Teilen.Um die Rolle der Kooperativität in neuronalen Schaltkreisen für visuelle Wahrnehmung zu erforschen, werde ich zunächst unvorhersehbare, dynamische Veränderungen des visuellen Reizes herbeiführen, um die zeitliche Beziehung zwischen Reizänderungen und neuronaler Aktivität zu untersuchen. Zeigen dynamische Antworten einen Hinweis auf Hysterese bei zustandsabhängigen neuronalen Interaktionen? Zweitens, während sich ein Wahrnehmungsbild der 3D-Bewegung kristallisiert, werden wir Interaktionen zwischen aufgabenrelevanten Neuronen über mehrere funktionelle Kolumnen in Echtzeit verfolgen. Während ein zweideutiger Stimulus über die Zeit (Sekunden) betrachtet wird, werden wir die Beziehung zwischen neuronalen Interaktionen und Wahrnehmung untersuchen. Drittens werden wir testen, ob neuronale Antwortmuster, die mit einfachen Bewegungs- und 3D-Reizen gemessen werden, Antworten auf komplexere visuelle Reize vorhersagen können (z. B. biologische Bewegung und 3D-Bewegungsmuster, die in Filmsequenzen eingebettet sind). Schließlich werden wir die empirischen Daten von diesen hochdimensionalen Ableitungen verwenden, um Modelle der Netzwerkdynamik für Wahrnehmungsentscheidungen zu testen und an deren Konstruktion mitzuarbeiten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: 256-channel neurophysiological recording/microstimulation set-up
• Gerätegruppe: 3400 Nervenreizgeräte