Durch das Gedächtnis navigieren: Wie räumlicher Kontext Erinnerungen organisiert

• Antragstellerin: Dr. Nora Alicia Herweg
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine, Kognitive und Mathematische Psychologie ; Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 406909711

Räumliche Information organisiert in elementarer Weise unsere Wahrnehmungen und Gedächtnisinhalte. Mit Hilfe invasiver Einzelzellableitung wurden die neuronalen Mechanismen räumlicher Navigation im Tierversuch beschrieben. Gedächtnisstudien im Menschen nutzen meist abstraktere sprach-basierte Experimente ohne räumliche Komponente. In Ratten wurde die Rolle von place und grid cells im medialen Temporallappen (MTL) für räumliche Repräsentationen hervorgehoben. Studien am Menschen hingegen, betonen die generelle Rolle des MTL für episodisches Gedächtnis. Um die Lücke zwischen diesen zwei Forschungsansätzen zu schließen, werde ich ein Paradigma verwenden, das räumliche Navigation und episodisches Gedächtnis kombiniert. Probanden navigieren hierbei durch eine virtuelle Stadt, während sie Objekte enkodieren, die sie später wieder abrufen. Um das räumliche Repräsentationssystem im menschlichen Gehirn, sowie seine Rolle für Navigation und episodisches Gedächtnis zu verstehen, plane ich mathematische Modellierung, Elektroenzephalographie (EEG) und intrakranieller Elektrophysiologie in Patienten mit pharma-resistenter Epilepsie zu nutzen. Intrakranielle Daten werden über konventionelle Makroelektroden aufgezeichnet, sowie über Mikroelektroden, die von der Spitze von Tiefenelektroden im MTL ausgehen. Letztere zeichnen Einzelzellaktivität und lokale Feldpotentiale auf. Mit Hilfe dieser Daten sollen drei Ziele erreicht werden: Zuerst soll ein mathematisches Modell erstellt werden, um die kognitiven Mechanismen, die räumlichem Gedächtnis und Navigation zugrunde liegen, zu verstehen. Das Modell beschreibt wie räumliche Information gespeichert und abgerufen wird um navigatorische Entscheidungen zu treffen. Dabei wird unterschieden zwischen Navigation, die auf Reiz-Reaktions-Verbindungen beruht und Navigation basierend auf einer kognitiven Karte. Des Weiteren werde ich EEG und intrakranielle Ableitungen nutzen um Repräsentationen der räumlichen Umwelt zu beschreiben. Der Fokus soll hierbei auf Einzelzellantworten, Theta Oszillation und deren Interaktion (z.B. phase precession) liegen. In Bezug auf Einzelzellaktivität soll unterschieden werden zwischen lokalen und nicht-lokalen Repräsentationen (i.e. Aktivität innerhalb vs. außerhalb des virtuellen place field). Nicht-lokale Repräsentationen könnten beim Gedächtnisabruf und dem Treffen von navigatorischen Entscheidungen eine wichtige Rolle spielen. Zuletzt soll die neuronale Grundlage des Erinnerns kontextueller Information beim Abruf episodischer Information, sowie die Rolle kontextueller Information für die Organisation von Abruf-Sequenzen beschrieben werden. Hierbei werde ich mich auf räumliche Repräsentationen in Unterregionen des MTL und in mit dem MTL verbundenen Hirnregionen (z.B. posteriorer Parietalkortex) konzentrieren. Diese multivariaten Analysen sollen mit Konnektivitätsanalysen ergänzt werden um den Fluss kontextueller Information beim Gedächtnisabruf abzubilden.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Michael J. Kahana